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Historia del cobre
El uso del cobre se remonta a los orígenes de la
civilización hace unos 10.000 años, cuando en algún
lugar del mundo el ser humano dejó de depender de
las herramientas de piedra y comenzó a usar un
metal disponible en la naturaleza, manipulable,
dúctil y con una resistencia hasta entonces
desconocida.
COMPARTIR



La existencia
Marmita de cobre y
latón del Tibet, siglo
XX
de vetas de cobre nativo o de alta pureza facilitó el acceso al
novedoso elemento metálico por parte de civilizaciones que
florecían en el pasado remoto en Asia y en torno al Mediterráneo.
Sus habitantes utilizaron este nuevo material para fabricar
herramientas y ornamentos.
El objeto de cobre más antiguo encontrado por los arqueólogos
apareció en el norte del territorio del actual Irak. Es un pendiente
fabricado hacia el año 8.700 A.C.
Todo parece indicar que la minería del cobre pudo desarrollarse
entre civilizaciones avanzadas algunos milenios antes de Cristo,
como las de los sumerios y de los egipcios, que fueron cunas del
conocimiento. Posteriormente su uso se expandió al mundo
antiguo, incluidas las civilizaciones helénica y romana.
Con
Buda de cobre
con
decoraciones
de plata, Tibet
siglo XIX
el tiempo el cobre adquirió un gran peso específico sobre el
desarrollo de la humanidad, pues su uso en combinación con el
estaño permitió crear una aleación que fue determinante para la
civilización, conocida en el estudio de la historia como Edad del
Bronce.
En el antiguo Egipto de los jeroglíficos el cobre fue asociado al
símbolo de Ankh, que también tenía otro significado: vida eterna.
En algún momento de la antigüedad la minería del cobre tuvo
como escenario importante a Chipre, donde fueron descubiertos
importantes yacimientos de este metal. Para los romanos ese
territorio era conocido como Cyprium, y de allí proviene la palabra
en latín cuprum, que a su vez da origen al nombre en español,
cobre.
El uso del cobre a través del tiempo está registrado en numerosos
objetos y testimonios. Fue utilizado para uno de los famosos rollos
del Mar Muerto, para sistemas de plomería en las pirámides
egipcias, para reforzar barcos como los que usó Cristóbal Colón.
En América, entretanto, civilizaciones como las de los aztecas y
los incas también utilizaban este metal rojizo. Y en la zona andina
quedó registrado el desarrollo de una metalurgia que incluyó el
manejo de aleaciones (vea la historia de Codelco).
Durante el siglo XIX, en plena Revolución Industrial y ante el
inicio
Buda de
cobre con
decoraciones
de plata,
Tibet siglo
XIX
de una seguidilla de inventos relacionados con la electricidad y
las telecomunicaciones, la demanda por cobre aumentó en forma
vertiginosa. Se había descubierto una de sus propiedades
esenciales: la conductividad.
A comienzos del siglo XX la demanda mundial de cobre rondaba
el medio millón de toneladas, pero la mayor parte de los
yacimientos en forma de vetas que permitían acceder a un
mineral de alta pureza ya habían sido explotados.
Sin embargo, el desarrollo y perfeccionamiento de tecnologías
permitieron obtener el cobre incluso cuando se encontraba
asociado a otros elementos en concentraciones muy bajas. Esos
adelantos permitieron el surgimiento de la minería del cobre, que
cada año incorpora nuevos avances para lograr una producción
más eficiente y sustentable.
El extraordinario avance tecnológico de las últimas décadas
implica un uso mucho más intensivo del cobre en nuestras vidas.
Así, la historia de este metal y su influencia en la civilización aún
no termina de escribirse.
En el futuro
Buda de cobre con
decoraciones de plata, Tibet
siglo XIX
el cobre aparece como un elemento esencial. Su uso está
vinculado al desarrollo de las tecnologías de la información y la
comunicación, o al consumo más eficiente de energía que es
funfamental para el cuidado del ambiente de este planeta.
Historia del cobre
El uso del cobre a lo largo de la historia
El uso del cobre y aleaciones con base cobre se remonta del Neolítico hasta nuestros tiempos, con más
de 11.000 años de historia, perfilándose siempre como un metal vital para la evolución tecnológica de la
humanidad. En homenaje a éste noble metal, desglosamos muy brevemente su historia y logros.
Orígenes
El cobre es el metal más utilizado por la humanidad desde la antigüedad, cuyos primeros usos pueden
remontarse antes del 9000 AC. Se cree que su nombre proviene de la isla de Chipre, que en la antigüedad
proporcionaba el metal a las ciudades estado griegas, el Imperio Romano y otras civilizaciones que se bañaban
a orillas del mar Mediterráneo. Los romanos lo conocían como “Tierra de Chipre” (aes cyprium), más
tarde cuprum. La palabra cuprum se encuentra por primera vez en textos de Spartianus en el 290 DC. Las
palabras actuales cobre, kupfer (alemán), copper (inglés), coppar (sueco) y cuivre (francés) descienden del
término latín. A su vez se cree que la denominación aes cyprium proviene del término asirio kipar, que los
asirios habían usado para nombrar a la isla de Chipre, tan rica en yacimientos de cobre en esa época.
La Edad del Bronce y el Antiguo Egipto
En el Neolítico las vetas de cobre aparecían ocasionalmente, y éste podía ser trabajado con facilidad
martilleándolo. En Egipto se crearon armas y utensilios en el 4000 AC con cobre y se establecieron
determinadas aleaciones con otros metales. Aproximadamente a los 3000 AC, el periodo conocido como
la Edad del Bronce se extendió el uso de las aleaciones de Cobre-Estaño (Bronces), y 2000 años más tarde
ya aparecieron las aleaciones Cobre-Zinc (Latón). Mientras tanto, en los antiguos reinos de la China, se
empezaron a usar las aleaciones de Cobre-Níquel-Zinc (similares a la Alpaca) bajo el nombre de Packfong.
Época clásica
Las civilizaciones romana y griega también disponían del conocimiento de las aleaciones de cobre más
importantes, que constituían la base de sus conocimientos técnicos, dado que el trabajo del hierro todavía
debía perfeccionarse y el plomo era apenas conocido. Se le dio un uso muy variado en esos tiempos remotos,
entre ellos: la empuñadura de espadas, grifería, corazas y espejos de mano, que son un buen ejemplo
indicativo de la diversidad de propiedades del cobre, que como ningún otro metal, pudo llegar a satisfacer las
necesidades tan variopintas de una cultura clásica avanzada. Los restos encontrados del metal, así como los
utensilios derivados de él son testimonios silenciosos del comercio establecido del cobre que había entre
civilizaciones a lo largo de la historia.
Historia reciente
En periodos históricos más recientes cabe comentar que el peso de la extracción del cobre recaía en Europa,
hasta el auge de la Revolución industrial, donde la gran demanda hizo que las reservas no pudieran dar abasto
o hasta en algunos casos, se agotaran. También hay que añadir que a partir del siglo XIX empezaron a usarse
los metales como el Níquel y el Aluminio para la obtención de aleaciones Cobre -Aluminio (Bronces de Aluminio)
y aleaciones Cobre-Níquel (cuproníqueles). La aparición de diversas nuevas tecnologías, como el
descubrimiento de la dinamo por Werner von Siemens en el 1866, y la producción económica de corriente
eléctrica en grandes cantidades, elevó todavía más las demandas de cobre por parte de la industria y de
artesanos. En el año 1866 se generaron unas 100.000 Tm de cobre, cien años más tarde (1976) fueron
7.854.100 Tm y en el 2006 se produjeron hasta 12.000.000 Tm de cobre.
El cobre a lo largo de la Historia
El sigloXXI
El cobre es esencial para la generación, transmisión, distribución y uso de la
energía eléctrica, sin la cual nuestra civilización se colapsaría. El cobre es
especialmente importante para el suministro de energía respetuosa con el medio
ambiente debido a que es un excelente conductor del calor y de la electricidad.
Con la creciente concienciación sobre el uso de soluciones energéticas
sostenibles y ecológicas, el cobre será todavía más importante para el futuro del
sector energético.
Desde el comienzo de las telecomunicaciones, el cobre ha proporciona los pilares
para la transmisión de señales. Los grandes avances y el desarrollo conseguido
en las últimas décadas en la comunicación no hubieran sido posibles sin el cobre.
El aumento de las exigencias en el sector de las tecnologías de la información
(mayor rapidez en el envío de la información, conexiones de alta velocidad y
disponibilidad garantizada en cualquier lugar), llevan a un incremento en la
demanda del cobre.
El cobre ha jugado un papel fundamental en la industria del motor durante mucho
tiempo. Sin los componentes de cobre, la gestión inteligente de los motores no
sería posible. La creciente demanda de confort en los coches actuales genera una
mayor demanda de cobre. Además, el desarrollo de motores y coches eléctricos
más ecológicos y con un consumo más eficiente de combustible, dependen del
cobre. El motor en un coche híbrido contiene cerca de 50 kg de cobre y se espera
que esta cantidad aumente todavía más.
2000 D.C.
EdadModerna
Sin el cobre, la Edad Moderna tal y como la conocemos nunca hubiera ocurrido.
Los acontecimientos que señalan su comienzo (el descubrimiento de América y la
invención de la imprenta), no hubieran sido posibles sin el cobre. Siglos más tarde,
una aleación de cobre y zinc como el latón, ayudó a que el Reino Unido se
transformara en una de las mayores potencias industriales. Desde que Edison
descubrió la corriente eléctrica, el cobre se ha utilizado en casi todos los campos,
siendo un material esencial para la industria moderna.
EdadMedia
En la Edad Media, el cobre se usó mucho en joyería y en objetos de uso cotidiano.
También se convirtió en un metal muy apreciado en química. A partir del siglo XIII,
la metalurgia se convirtió en un enorme campo de experimentación para los
químicos, descubriéndose nuevos usos para diferentes sulfatos de metales
nobles. Por ejemplo, el vitriolo de cobre (sulfato de cobre), se utilizó como
desinfectante y como fertilizante. En Centroeuropa se extrajeron grandes
cantidades de cobre durante la Edad Media que se utilizaban para la fabricación
de bronce y latón así como para los tejados. Para cubrir el tejado de una iglesia de
grandes dimensiones se necesitaban entre 600 y 700 quintales de planchas de
cobre.
500 D.C.
0
Antigua Roma
El cobre fue un metal fundamental para el sistema monetario de la Antigua Roma.
Alrededor del siglo V a.C., mucho antes de la introducción del "dinero" como tal,
los romanos utilizaban toscas barras de bronce como medio de pago. Una ley
estipulaba el tipo de cambio: 1 vaca = 10 ovejas = 100 libras de bronce. A
principios del siglo III a.C.,se extiende el uso de lingotes de bronce marcados con
diversos motivos y un peso de "una libra de cobre". El marcado de los lingotes
servía como una certificación de la pureza del metal y el peso del lingote. Con el
tiempo, los lingotes dejaron de ser prácticos para comerciar y se introdujeron las
monedas de oro, plata y cobre. Durante muchos siglos, estos metales siguieron
siendo fundamentales para la acuñación de monedas.
753 A.C.
Edad del Bronce
La Edad del Bronce recibe su nombre de la aleación de cobre y estaño. En los
primeros objetos de bronce encontrados, el contenido de estaño es muy pequeño.
Poco a poco fue incrementándose, y en torno al año 2.500 a.C., lo normal era
utilizar un contenido de estaño cercano al 14%. El cobre siguió siendo el metal
más importante, incluso después de que se desarrollara el procesamiento del
hierro.
Chipre
Chipre comenzó a suministrar cobre a los pueblos del Mediterráneo oriental
mucho antes que otras civilizaciones del Mundo Antiguo. Durante el período de la
Cultura de Erimi, el cobre se convirtió en el recurso natural más importante de la
tercera isla más grande del Mediterráneo. El cobre recibió su nombre de la isla de
Chipre, que se había hecho famosa por sus yacimientos de cobre. La palabra
"cobre" proviene del latín cuprum, y ésta a su vez de la expresión aes Cyprium,
que significa literalmente "de Chipre".
Egipto en la Edad del Bronce
En la antigua región del Alto Egipto, los arqueólogos descubrieron agujeros
perforados en bloques de granito rosa que se habían realizado utilizando taladros
de cobre. También se han encontrado en varios templos y pirámides, sistemas de
drenaje de agua hechos de chapa de cobre batido. Entre los años 3.200 y 1.160
a.C., los antiguos egipcios explotaron intensivamente varias minas en la península
del Sinaí, de las cuales se extraía el cobre para luego procesarlo. Al mismo
tiempo, comenzaron a utilizar la soldadura con planchas de cobre. El comercio con
cobre y objetos hechos de cobre adquirió una creciente importancia económica.
Este desarrollo alcanzó su apogeo a finales del siglo X a.C., cuando por primera
vez se fabricaron objetos utilizando moldes.
3500 A.C.
Comienzo de la Edad del Bronce
Entre el final del Neolítico y el comienzo de la Edad del Bronce, los métodos
básicos de extracción y procesamiento del metal se fueron desarrollando
lentamente. Por ello, a este período de la Historia se le conoce como Edad del
Cobre o Calcolítico. Hasta ese momento, se tenían algunos conocimientos sobre
metales como el oro, la plata y el cobre, pero debido a que no se sabía casi nada
sobre el procesamiento de los metales, las herramientas y las armas estaban
hechas de piedra. Al final del Neolítico es cuando empiezan a procesarse los
metales, desarrollándose en Asia Menor el arte de la fundición para separar
sulfuros y óxidos del mineral de cobre. Esto supuso un notable aumento en la
importancia del cobre como material.
5500 A.C.
Edad de Piedra
Los hallazgos más antiguos de objetos hechos de cobre provienen de Asia Menor
e Irán, con una antigüedad de más de 9.000 años. Son fragmentos de perlas y
broches decorados con partículas de cobre. En aquel período de la Historia, el
material se extraía de la superficie de depósitos naturales de cobre puro. Los
lugares en los que se descubrieron estos objetos se encuentran en el actual
Oriente Medio: Çayönü y Çatalhöyük en Turquía y Ali Kosh en Irán.
9500 A.C.
Cobre
Ir a la navegaciónIr a la búsqueda
Para otros usos de este término, véase Cobre (desambiguación).
Níquel ← Cobre → Zinc
29
Cu
Tabla completa • Tabla ampliada
Metálico, cobrizo
Información general
Nombre, símbolo, número Cobre, Cu, 29
Serie química Metales de transición
Grupo, período, bloque 11, 4, d
Masa atómica 63,536 u
Configuración electrónica [Ar]3d10
4s1
Dureza Mohs 3,0
Electrones por nivel 2, 8, 18, 1 (imagen)
Propiedades atómicas
Radio medio 1351
pm
Electronegatividad 1,9 (escala de Pauling)
Radio atómico (calc) 1451
pm(radio de Bohr)
Radio covalente 1381
pm
Radio de van der Waals 1401
pm
Estado(s) de oxidación +1, +2, +3, +4
Óxido Levemente básico
1.ª Energía de ionización 745,5 kJ/mol
2.ª Energía de ionización 1957,9 kJ/mol
3.ª Energía de ionización 3555 kJ/mol
4.ª Energía de ionización 5536 kJ/mol
Propiedades físicas
Estado ordinario Sólido (diamagnético)
Densidad 89602
kg/m3
Punto de fusión 1357,77 K (1084,62 °C)3
Punto de ebullición 2835 K (2562 °C)3
Entalpía de vaporización 3004
kJ/mol
Entalpía de fusión 13,14
kJ/mol
Varios
Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras
N° CAS 7440-50-8
N° EINECS 231-159-6
Calorespecífico 385 J/(K·kg)
Conductividad eléctrica 58,108 × 106
S/m
Conductividad térmica 400 W/(K·m)
Velocidad del sonido 3570 m/s a 293,15 K(20 °C)
Isótopos más estables
Artículo principal: Isótopos del cobre
iso AN Periodo MD Ed PD
MeV
63
Cu 69,17 % Estable con 34 neutrones
64
Cu Sintético 12,7 h ε
β-
1,675
0,579
64
Ni64
Zn
65
Cu 30,83 % Estable con 36 neutrones
67
Cu Sintético 61,83 h β-
0,577 67
Zn
Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se
indique lo contrario.
[editar datos en Wikidata]
El cobre (del latín cuprum, y éste del griego kypros),5 cuyo símbolo es Cu, es el elemento
químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color rojizo
y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se
caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la
plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en
el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros elementos
eléctricos y componentes electrónicos.
El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan
mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más
importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un
metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus
propiedades mecánicas.
Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en la prehistoria. El cobre
y su aleación con el estaño, el bronce, adquirieron tanta importancia que los historiadores han
llamado Edad del Cobre y Edad del Bronce a dos periodos de la Antigüedad. Aunque su uso
perdió importancia relativa con el desarrollo de la siderurgia, el cobre y sus aleaciones
siguieron siendo empleados para hacer objetos tan diversos
como monedas, campanas y cañones. A partir del siglo XIX, concretamente de la invención
del generador eléctrico en 1831 por Faraday, el cobre se convirtió de nuevo en un metal
estratégico, al ser la materia prima principal de cables e instalaciones eléctricas.
El cobre posee un importante papel biológico en el proceso de fotosíntesis de las plantas,
aunque no forma parte de la composición de la clorofila. El cobre contribuye a la formación
de glóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos, nervios, sistema
inmunitario y huesos y por tanto es un oligoelemento esencial para la vida humana.6
El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos habituales de la dieta tales como
ostras, mariscos, legumbres, vísceras y nueces entre otros, además del agua potable y por lo
tanto es muy raro que se produzca una deficiencia de cobre en el organismo. El desequilibrio
de cobre ocasiona en el organismo una enfermedad hepática conocida como enfermedad de
Wilson.7
El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo, por detrás del hierro y el aluminio. La
producción mundial de cobre refinado se estimó en 15,8 Mt en el 2006, con un déficit de
10,7 % frente a la demanda mundial proyectada de 17,7 Mt.8 Los pórfidos
cupríferos constituyen la principal fuente de extracción de cobre en el mundo.9
Índice
 1Nombres y símbolos
 2Historia
o 2.1El cobre en la Antigüedad
o 2.2Edad Media y Edad Moderna
o 2.3Edad Contemporánea
 2.3.1Estados Unidos
 2.3.2Chile
 3Isótopos
 4Propiedades y características del cobre
o 4.1Propiedades físicas
o 4.2Propiedades mecánicas
o 4.3Características químicas
o 4.4Propiedades biológicas
 4.4.1Precauciones sanitarias del cobre
 5Aleaciones y tipos de cobre
o 5.1Latón (Cu-Zn)
o 5.2Bronce (Cu-Sn)
o 5.3Alpaca (Cu-Ni-Zn)
o 5.4Otras aleaciones
 6Procesos industriales del cobre
o 6.1Minería del cobre
o 6.2Metalurgia del cobre
 6.2.1Hidrometalurgia
o 6.3Tratamientos térmicos del cobre
 7Aplicaciones y usos del cobre
o 7.1Cobre metálico
 7.1.1Electricidad y telecomunicaciones
 7.1.2Medios de transporte
 7.1.3Construcción y ornamentación
 7.1.4Monedas
 7.1.5Otras aplicaciones
o 7.2Cobre no metálico
 8Productos del cobre
o 8.1Fundición: blíster y ánodos
o 8.2Refinería: cátodos
o 8.3Subproductos de fundición y refinería
o 8.4Alambrón
o 8.5Alambre de cobre desnudo
o 8.6Trefilado
o 8.7Tubos
o 8.8Laminación
o 8.9Fundición de piezas
o 8.10Forjado
o 8.11Mecanizado
o 8.12Soldadura
o 8.13Calderería
o 8.14Embutición
o 8.15Estampación
o 8.16Troquelado
 9Toxicidad del cobre
o 9.1Exposición humana
o 9.2Exposición ambiental
o 9.3Toxicidad aguda
o 9.4Toxicidad crónica
o 9.5Mecanismos de toxicosis
 10Reciclado
 11Producción y comercio
o 11.1Producción minera
o 11.2Reservas
o 11.3Comercio y consumo
 12Véase también
 13Notas y referencias
 14Bibliografía
 15Enlaces externos
Nombres y símbolos[editar]
Etimología
La palabra «cobre» proviene del latín cuprum (con el mismo significado) y éste a su
vez de la expresión aes cyprium que significa literalmente «de Chipre» debido a la
gran importancia que tuvieron las minas de cobre de la isla de Chipre en el mundo
grecorromano.10
Siglas y abreviaciones
El símbolo químico actual del cobre es «Cu». Siglos atrás, los alquimistas lo
representaron con el símbolo ♀ , que también representaba al planeta Venus, a la
diosa griega Afrodita y al género femenino.11 La razón de esta relación puede ser que
la diosa fenicia Astarté, equivalente en parte a Afrodita, era muy venerada en Chipre,
isla famosa por sus minas de cobre.12 El símbolo ♀ guarda a su vez parecido con el
jeroglífico egipcio anj, que representaba la vida o quizás también la unión sexual.13 Sin
embargo, en la mitología grecolatina la divinidad que presidía la fabricación de la
moneda de cobre era Esculano.
Adjetivo
Las cualidades particulares del cobre, específicamente a lo referente a
su color y lustre, han engendrado la raíz del calificativo cobrizo. La misma
particularidad del material ha sido empleada al nombrar coloquialmente a algunas
serpientes de India, Australia y Estados Unidos como «cabeza de cobre».
Historia[editar]
El cobre en la Antigüedad[editar]
Estatuilla de bronce hallada en Horoztepe (Turquía).
El cobre es uno de los pocos metales que pueden encontrarse en la naturaleza en
estado "nativo", es decir, sin combinar con otros elementos. Por ello fue uno de
los primeros en ser utilizado por el ser humano.14 Los otros metales nativos son
el oro, el platino, la plata y el hierro proveniente de meteoritos.
Se han encontrado utensilios de cobre nativo en torno al 7000 a. C. en Çayönü
Tepesí (en la actual Turquía) y en Irak). El cobre de Çayönü Tepesí
fue recocido pero el proceso aún no estaba perfeccionado.14 En esta época,
en Oriente Próximo también se utilizaban carbonatos de
cobre (malaquita y azurita) con motivos ornamentales. En la región de
los Grandes Lagos de América del Norte, donde abundaban los yacimientos
de cobre nativo, desde el 4000 a. C. los indígenas acostumbraban a golpearlas
hasta darles forma de punta de flecha, aunque nunca llegaron a descubrir la
fusión.
Los primeros crisoles para producir cobre metálico a partir
de carbonatos mediante reducciones con carbón datan del V milenio a. C.14 Es el
inicio de la llamada Edad del Cobre, apareciendo crisoles en toda la zona entre
los Balcanes e Irán, incluyendo Egipto. Se han encontrado pruebas de la
explotación de minas de carbonatos de cobre desde épocas muy antiguas tanto
en Tracia (Ai Bunar) como en la península del Sinaí.15 De un modo endógeno, no
conectado con las civilizaciones del Viejo Mundo, en la América precolombina, en
torno al siglo IV a. C. la cultura Moche desarrolló la metalurgia del cobre ya
refinado a partir de la malaquita y otros carbonatos cupríferos.
Hacia el 3500 a. C. la producción de cobre en Europa entró en declive a causa del
agotamiento de los yacimientos de carbonatos. Por esta época se produjo la
irrupción desde el este de unos pueblos, genéricamente denominados kurganes,
que portaban una nueva tecnología: el uso del cobre arsenical. Esta tecnología,
quizás desarrollada en Oriente Próximo o en el Cáucaso, permitía obtener cobre
mediante la oxidación de sulfuro de cobre. Para evitar que el cobre se oxidase, se
añadía arsénico al mineral. El cobre arsenical (a veces llamado también "bronce
arsenical") era más cortante que el cobre nativo y además podía obtenerse de los
muy abundantes yacimientos de sulfuros. Uniéndolo a la también nueva
tecnología del molde de dos piezas, que permitía la producción en masa de
objetos, los kurganes se equiparon de hachas de guerra y se extendieron
rápidamente.14
Estatua en cobre del faraón Pepy I. Siglo XXIII a. C.
Ötzi, el cadáver hallado en los Alpes y datado hacia el 3300 a. C., llevaba un
hacha de cobre con un 99,7 % de cobre y un 0,22 % de arsénico.1617 De esta
época data también el yacimiento de Los Millares (Almería, España), centro
metalúrgico cercano a las minas de cobre de la sierra de Gádor.
No se sabe cómo ni dónde surgió la idea de añadir estaño al cobre, produciendo
el primer bronce. Se cree que fue un descubrimiento imprevisto, ya que el estaño
es más blando que el cobre y, sin embargo, al añadirlo al cobre se obtenía un
material más duro cuyos filos se conservaban más tiempo.14 El descubrimiento de
esta nueva tecnología desencadenó el comienzo de la Edad del Bronce, fechado
en torno a 3000 a. C. para Oriente Próximo, 2500 a. C. para Troya y
el Danubio y 2000 a. C. para China. En el yacimiento de Bang Chian,
en Tailandia, se han datado objetos de bronce anteriores al año 2000 a. C.18
Durante muchos siglos el bronce tuvo un papel protagonista y cobraron gran
importancia los yacimientos de estaño, a menudo alejados de los grandes centros
urbanos de aquella época.
El declive del bronce empezó hacia el 1000 a. C., cuando surgió en Oriente
Próximo una nueva tecnología que posibilitó la producción de hierro metálico a
partir de minerales férreos. Las armas de hierro fueron reemplazando a las de
cobre en todo el espacio entre Europa y Oriente Medio. En zonas como China la
Edad del Bronce se prolongó varios siglos más. Hubo también regiones del
mundo donde nunca llegó a utilizarse el bronce. Por ejemplo, el África
subsahariana pasó directamente de la piedra al hierro.
Sin embargo, el uso del cobre y el bronce no desapareció durante la Edad del
Hierro. Reemplazados en el armamento, estos metales pasaron a ser utilizados
esencialmente en la construcción y en objetos decorativos como estatuas.
El latón, una aleación de cobre y zinc fue inventado hacia el 600 a. C. También
hacia esta época se fabricaron las primeras monedas en el estado de Lidia, en la
actual Turquía. Mientras que las monedas más valiosas se acuñaron en oro y
plata, las de uso más cotidiano se hicieron de cobre y bronce.19
La búsqueda de cobre y metales preciosos por el Mediterráneo condujo a
los cartagineses a explotar el gran yacimiento de Río Tinto, en la actual provincia
de Huelva. Tras las guerras púnicas los romanos se apoderaron de estas minas y
las siguieron explotando hasta agotar todo el óxido de cobre. Debajo de él quedó
una gran veta de sulfuro de cobre, el cual los romanos no sabían aprovechar
eficazmente. A la caída del Imperio romano la mina había sido abandonada y solo
fue reabierta cuando los andalusíes inventaron un proceso más eficaz para
extraer el cobre del sulfuro.19
Véanse también: Edad de los Metales y Edad del Cobre.
Edad Media y Edad Moderna[editar]
La resistencia a la corrosión del cobre, el bronce y el latón permitió que estos
metales hayan sido utilizados no solo como decorativos sino también como
funcionales desde la Edad Media hasta nuestros días. Entre los siglos X y XII se
hallaron en Europa Central grandes yacimientos de plata y cobre,
principalmente Rammelsberg y Joachimsthal. De ellos surgió una gran parte de la
materia prima para realizar las grandes campanas, puertas y estatuas de
las catedrales góticas europeas.19 Además del uso bélico del cobre para la
fabricación de objetos, como hachas, espadas, cascos o corazas; también se
utilizó el cobre en la Edad Media en luminarias como candiles o candelabros;
en braseros y en objetos de almacenamiento, como arcas o estuches.20
Los primeros cañones europeos de hierro forjado datan del siglo XIV, pero hacia
el siglo XVI el bronce se impuso como el material casi único para toda
la artillería y mantuvo ese dominio hasta bien entrado el siglo XIX.21 En
el Barroco, durante los siglos XVII y XVIII, el cobre y sus aleaciones adquirieron
gran importancia en la construcción de obras monumentales, la producción de
maquinaria de relojería y una amplia variedad de objetos decorativos y
funcionales.22 Las monarquías autoritarias del Antiguo Régimen utilizaron el cobre
en aleación con la plata (denominada vellón) para realizar
repetidas devaluaciones monetarias, llegando a la emisión de monedas
puramente de cobre, características de las dificultades de la Hacienda de
la Monarquía Hispánica del siglo XVII (que lo utilizó en tanta cantidad que tuvo
que recurrir a importarlo de Suecia).23
Edad Contemporánea[editar]
Disco de Faraday.
Durante 1831 y 1832, Michael Faraday descubrió que un conductor
eléctrico moviéndose perpendicularmente a un campo magnético generaba
una diferencia de potencial. Aprovechando esto, construyó el primer generador
eléctrico, el disco de Faraday, empleando un disco de cobre que giraba entre los
extremos de un imán con forma de herradura, induciendo una corriente eléctrica.24
El posterior desarrollo de generadores eléctricos y su empleo en la historia de la
electricidad ha dado lugar a que el cobre haya obtenido una importancia
destacada en la humanidad, que ha aumentado su demanda notablemente.
Durante gran parte del siglo XIX, Gran Bretaña fue el mayor productor mundial de
cobre, pero la importancia que fue adquiriendo el cobre motivó la explotación
minera en otros países, llegando a destacarse la producción en Estados
Unidos y Chile, además de la apertura de minas en África. De esta forma, en 1911
la producción mundial de cobre superó el millón de toneladas de cobre fino.
La aparición de los procesos que permitían la producción masiva de acero a
mediados del siglo XIX, como el convertidor Thomas-Bessemer o el horno Martin-
Siemens dio lugar a que se sustituyera el uso del cobre y de sus aleaciones en
algunas aplicaciones determinadas donde se requería un material
más tenaz y resistente. Sin embargo, el desarrollo tecnológico que siguió a
la Revolución industrial en todas las ramas de la actividad humana y los adelantos
logrados en la metalurgia del cobre han permitido producir una amplia variedad de
aleaciones. Esto ha dado lugar a que se incrementen los campos de aplicación
del cobre, lo cual, añadido al desarrollo económico de varios países, ha
conllevado un notable aumento de la demanda mundial.
Estados Unidos[editar]
Producción de mineral de cobre entre 1900 y 2004, en el mundo (rojo), EE.UU. (azul) y
Chile (verde).
Desde principios del siglo XIX existió producción de cobre en los Estados Unidos,
primero en Míchigan y más tarde en Arizona. Se trataba de pequeñas minas que
explotaban mineral de alta ley.25
El desarrollo del proceso de flotación, más eficaz, hacia finales del siglo XIX
permitió poner en explotación grandes yacimientos de baja ley, principalmente en
Arizona, Montana y Utah. En pocos años Estados Unidos se convirtió en el primer
productor mundial de cobre.25
En 1916 las minas estadounidenses produjeron por vezprimera más de un millón
de toneladas de cobre, representando en torno a las tres cuartas partes de la
producción mundial. La producción minera bajó fuertemente a partir de la crisis de
1929, no solo por la reducción del consumo sino porque se disparó el reciclaje de
metal. La demanda se recuperó a finales de los años 30, volviendo a superar las
minas estadounidenses el millón de toneladas en 1940. Sin embargo, esta cifra ya
representaba "solo" la mitad de la producción mundial y no llegaba a cubrir la
demanda interna, por lo que en 1941 el país se convirtió por primera vez en
importador neto de cobre.26
Desde los años 1950 hasta la actualidad la producción de Estados Unidos ha
oscilado entre uno y dos millones de toneladas anuales, lo cual representa una
fracción cada vez menor del total mundial (27 % en 1970, 17 % en 1980, 8 % en
2006). Mientras tanto, el consumo ha seguido creciendo continuamente y ello ha
obligado a importar cantidades cada vez mayores de metal, superándose el millón
de toneladas importadas por vez primera en 2001.26
Chile[editar]
La producción chilena de cobre se ha multiplicado por cuatro en las dos últimas
décadas.
En 1810, año de su primera junta nacional, Chile producía unas 19 000 toneladas
de cobre al año. A lo largo del siglo, la cifra fue creciendo hasta convertir al país
en el primer productor y exportador mundial. Sin embargo, a finales del siglo XIX,
comenzó un periodo de decadencia, debido por un lado al agotamiento de los
yacimientos de alta ley y por otro al hecho de que la explotación
del salitre acaparaba las inversiones mineras. En 1897, la producción había caído
a 21 000 toneladas, casi lo mismo que en 1810.27
La situación cambió a comienzos del siglo XX, cuando grandes grupos mineros
dotados de este país obtuvieron avances tecnológicos que permitieron la
recuperación de cobre en yacimientos de baja concentración, iniciando la
explotación de los yacimientos chilenos.27
El Estado chileno recibió pocos beneficios de la minería del cobre durante toda la
primera mitad del siglo XX. La situación empezó a cambiar en 1951 con la firma
del Convenio de Washington, que le permitió disponer del 20 % de la producción.
En 1966, el Congreso Nacional de Chile impuso la creación de Sociedades
Mineras Mixtas con las empresas extranjeras en las cuales el Estado tendría el
51 % de la propiedad de los yacimientos. El proceso de chilenización del cobre2829
culminó en julio de 1971, bajo el mandato de Salvador Allende, cuando el
Congreso aprobó por unanimidad la nacionalización de la Gran Minería del
Cobre.2730
[...] por exigirlo el interés nacional y en ejercicio del derecho soberano e
inalienable del Estado de disponer libremente de sus riquezas y recursos
naturales, se nacionalizan y declaran por tanto incorporadas al pleno y
exclusivo dominio de la Nación las empresas extranjeras que constituyen la
gran minería del cobre.
Disposición transitoria agregada en 1971 al artículo 10.º de la Constitución de
Chile.
En 1976, ya bajo la dictadura militar de Pinochet, el Estado fundó la Corporación
Nacional del Cobre de Chile (Codelco) para gestionar las grandes minas de
cobre.27
La mina de Chuquicamata, en la cual se han encontrado evidencias de la
extracción de cobre por culturas precolombinas,31 inició su construcción para la
explotación industrial en 1910;32 su explotación se inició el 18 de mayo de 1915.33
Chuquicamata es la mina a cielo abierto más grande del mundo34 y fue durante
varios años la mina de cobre de mayor producción del mundo.35 En 2002, se
fusionaron las divisiones de Chuquicamata y Radomiro Tomic, creando el
complejo minero Codelco Norte, que consta de dos minas a cielo
abierto, Chuquicamata y Mina Sur. Aunque el yacimiento de Radomiro Tomic fue
descubierto en los años 1950, sus operaciones comenzaron en 1995, una vez
actualizados los estudios de viabilidad técnica y económica.32
En 1995, se inició la construcción de la mina de Minera Escondida, en la II Región
de Antofagasta, y en 1998 se iniciaron las operaciones de extracción. Es la mina
de mayor producción del mundo. La Huelga de la Minera Escondida en el
2006 paralizó la producción durante 25 días y alteró los precios mundiales del
cobre.3637 La producción de Minera Escondida alcanzó en 2007 las 1 483 934 t.38
Esta producción representa el 9,5 % de la producción mundial y el 26 % de la
producción chilena de cobre, según estimaciones para 2007.39
En las últimas décadas, Chile se ha consolidado como el mayor productor mundial
de cobre,40 pasando del 14 % de la producción mundial en 1960 al 36 % en
2006.41
Véase también: Gran Minería del Cobre en Chile
Isótopos[editar]
Configuración electrónica del átomo de cobre.
En la naturaleza se encuentran dos isótopos estables: 63Cu y 65Cu. El más ligero
de ellos es el más abundante (69,17 %). Se han caracterizado hasta el momento
25 isótopos radiactivos de los cuales los más estables son el 67Cu, el 64Cu y
el 61Cu con periodos de semidesintegración de 61,83 horas, 12,70 horas y 3,333
horas respectivamente. Los demás radioisótopos, con masas atómicas desde
54,966 uma (55Cu) a 78,955 uma (79Cu), tienen periodos de semidesintegración
inferiores a 23,7 minutos y la mayoría no alcanzan los 30 segundos. Los
isótopos 68Cu y 70Cu presentan estados metaestables con un periodo de
semidesintegración mayor al del estado fundamental.
Los isótopos más ligeros que el 63Cu estable se desintegran principalmente
por emisión beta positiva, originando isótopos de níquel, mientras que los más
pesados que el isótopo 65Cu estable se desintegran por emisión beta negativa
dando lugar a isótopos de cinc. El isótopo 64Cu se desintegra generando 64Zn,
por captura electrónica y emisión beta positiva en un 69 % y por desintegración
beta negativa genera 64Ni en el 31 % restante.42
Propiedades y características del cobre[editar]
Propiedades físicas[editar]
Cubierta del Palacio de los Deportes de la Ciudad de México 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
la plata, 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 la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados C-
103 y C-110.44
Propiedades mecánicas[editar]
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 de soldadura 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.
Características químicas[editar]
Techumbre de cobre con pátinade cardenillo en el ayuntamiento
de Minneapolis (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
de óxido 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]+2.46
Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable
de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso.47 También
pueden formarse pátinas de cardenillo, una mezcla venenosa de acetatos de
cobre de color verdoso o azulado que se forma cuando los óxidos de cobre
reaccionan con ácido acético,48 que es el responsable del sabor del vinagre y se
produce en procesos de fermentación acética. Al emplear utensilios de cobre para
la cocción de alimentos, deben tomarse precauciones para evitar intoxicaciones
por cardenillo que, a pesar de su mal sabor, puede ser enmascarado con salsas y
condimentos y ser ingerido.
Los halógenos atacan con facilidad al cobre, especialmente en presencia de
humedad. En seco, el cloro y el bromo no producen efecto y el flúor solo le ataca
a temperaturas superiores a 500 °C.45 El cloruro cuproso y el cloruro cúprico,
combinados con el oxígeno y en presencia de humedad producen ácido
clorhídrico, ocasionando unas manchas de atacamita o paratacamita, de color
verde pálido a azul verdoso, suaves y polvorientas que no se fijan sobre la
superficie y producen más cloruros de cobre, iniciando de nuevo el ciclo de la
erosión.49
Los ácidos oxácidos atacan al cobre, por lo cual se utilizan estos ácidos
como decapantes (ácido sulfúrico) y abrillantadores (ácido nítrico). El ácido
sulfúrico reacciona con el cobre formando un sulfuro, CuS (covelina) o Cu2S
(calcocita) de color negro y agua. También pueden formarse sales de sulfato
cúprico (antlerita) con colores de verde a azul verdoso.49 Estas sales son muy
comunes en los ánodos de los acumuladores de plomoque se emplean en
los automóviles.
Disco de cobre obtenido mediante un proceso de colada continua (99,95 % de
pureza).
El ácido cítrico disuelve el óxido de cobre, por lo que se aplica para limpiar
superficies de cobre, lustrando el metal y formando citrato de cobre. Si después
de limpiar el cobre con ácido cítrico, se vuelve a utilizar el mismo paño para
limpiar superficies de plomo, el plomo se bañará de una capa externa de citrato
de cobre y citrato de plomo con un color rojizo y negro.
Propiedades biológicas[editar]
Artículo principal: Biología del cobre
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 las vainas pueden aparecer vacías por una
deficiencia severa de cobre, ocasionando graves pérdidas económicas en la
actividad agrícola.50
El cobre contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de
los vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunitario y huesos y por tanto es
esencial para la vida humana. El cobre se encuentra en algunas enzimas como
la citocromo c oxidasa, la lisil oxidasa y la superóxido dismutasa.6
El desequilibrio de cobre en el organismo cuando se produce en forma excesiva
ocasiona una enfermedad hepática conocida como enfermedad de Wilson, el
origen de esta enfermedad es hereditario, y aparte del trastorno hepático que
ocasiona también daña al sistema nervioso. Se trata de una enfermedad poco
común.7
Puede producirse deficiencia de cobre en niños con una dieta pobre en calcio,
especialmente si presentan diarreas o desnutrición. También hay enfermedades
que disminuyen la absorción de cobre, como la enfermedad celiaca, la fibrosis
quística o al llevar dietas restrictivas.51
El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos habituales de la dieta
tales como ostras, mariscos, legumbres, vísceras y nueces entre otros, además
del agua potable y por lo tanto es muy raro que se produzca una deficiencia de
cobre en el organismo.
Precauciones sanitarias del cobre[editar]
A pesar de que el cobre es un oligoelemento necesario para la vida, unos niveles
altos de este elemento en el organismo pueden ser dañinos para la salud. La
inhalación de niveles altos de cobre puede producir irritación de las vías
respiratorias. La ingestión de niveles altos de cobre puede producir náuseas,
vómitos y diarrea. Un exceso de cobre en la sangre puede dañar el hígado y los
riñones, e incluso causar la muerte.52 Ingerir por vía oral una cantidad de 30 g de
sulfato de cobre es potencialmente letal en los humanos.
Para las actividades laborales en las que se elaboran y manipulan productos de
cobre, es necesario utilizar medidas de protección colectiva que protejan a los
trabajadores. El valor límite tolerado es de 0,2 mg/m³ para el humo y 1 mg/m³
para el polvo y la niebla. El cobre reacciona con oxidantes fuertes tales
como cloratos, bromatos y yoduros, originando un peligro de explosión. Además
puede ser necesario el uso de equipos de protección
individual como guantes, gafas y mascarillas. Además, puede ser recomendable
que los trabajadores se duchen y se cambien de ropa antes de volver a su casa
cada día.52
La Organización Mundial de la Salud (OMS) en su Guía de la calidad del agua
potable recomienda un nivel máximo de 2 mg/l.53 El mismo valor ha sido adoptado
en la Unión Europea como valor límite de cobre en el agua potable, mientras que
en Estados Unidos la Agencia de Protección Ambiental ha establecido un máximo
de 1,3 mg/l.54 El agua con concentraciones de cobre superiores a 1 mg/l puede
ensuciar la ropa al lavarla y presentar un sabor metálico desagradable.5455
La Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades de Estados
Unidos recomienda que, para disminuir los niveles de cobre en el agua potable
que se conduce por tuberías de cobre, se deje correr el agua por lo menos 15
segundos antes de beberla o usarla por primera vez en la mañana.52
Las actividades mineras pueden provocar la contaminación de ríos y aguas
subterráneas con cobre y otros metales durante su explotación así como una vez
abandonada la minería en la zona. El color turquesa del agua y las rocas se debe
a la acción que el cobre y otros metales desarrollan durante su explotación
minera.56 57
Aleaciones y tipos de cobre[editar]
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 o 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.
Según los fines a los que se destinan en la industria, se clasifican en aleaciones
para forja y en aleaciones para moldeo. Para identificarlas tienen las siguientes
nomenclaturas generales según la norma ISO 1190-1:1982 o su
equivalente UNE 37102:1984.58 Ambas normas utilizan el sistema UNS
(del inglés Unified Numbering System).59
Latón (Cu-Zn)[editar]
Artículo principal: Latón
Jarrón egipcio de latón, Museo del Louvre, París.
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 por fundición, forja y mecanizado. En
frío, los lingotesobtenidos
se deforman plásticamente 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/cm³.
Las características de los latones dependen de la proporción de elementos que
intervengan en la aleación de tal forma que algunos tipos de latón
son maleables únicamente en frío, otros exclusivamente en caliente, y algunos no
lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de latones se vuelven quebradizos
cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión.
El latón es más duro que el cobre, pero fácil de mecanizar, grabar y fundir. Es
resistente a la oxidación, a las condiciones salinas y es maleable, por lo que
puede laminarse en planchas finas. Su maleabilidad varía la temperatura y con la
presencia, incluso en cantidades mínimas, de otros metales en su composición.
Un pequeño aporte de plomo en la composición del latón mejora
la maquinabilidad porque facilita la fragmentación de las virutas en el mecanizado.
El plomo también tiene un efecto lubricante por su bajo punto de fusión, lo que
permite ralentizar el desgaste de la herramienta de corte.
El latón admite pocos tratamientos térmicos y únicamente se
realizan recocidos de homogeneización y recristalización. El latón tiene un
color amarillo brillante, con parecido al oro, característica que es aprovechada
en joyería, especialmente en bisutería, y en el galvanizado de elementos
decorativos. Las aplicaciones de los latones abarcan otros campos muy diversos,
como armamento, calderería, soldadura, fabricación de alambres, tubos
de condensadores y terminales eléctricos. Como no es atacado por el agua
salada, se usa también en las construcciones de barcos y en equipos pesqueros y
marinos.
El latón no produce chispas por impacto mecánico, una propiedad atípica en las
aleaciones. Esta característica convierte al latón en un material importante en la
fabricación de envases para la manipulación de compuestos inflamables, cepillos
de limpieza de metales y en pararrayos.
Bronce (Cu-Sn)[editar]
Artículo principal: Bronce
Estatua de bronce. David desnudo.
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.
La tecnología metalúrgica de la fabricación de bronce es uno de los hitos más
importantes de la historia de la humanidad pues dio origen a la llamada Edad de
Bronce. El bronce fue la primera aleación fabricada voluntariamente por el ser
humano: se realizaba mezclando el mineral de cobre (calcopirita, malaquita, etc.)
y el de estaño (casiterita) en un horno alimentado con carbón vegetal. El
resultante de la combustión del carbón, que se oxidaba formando anhídrido
carbónico, producía la reducción los minerales de cobre y estaño a metales. El
cobre y el estaño que se fundían, se aleaban entre un 5 y un 10 % en peso de
estaño.
El bronce se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor,
en baterías eléctricas y en la fabricación de válvulas, tuberías y uniones
de fontanería. Algunas aleaciones de bronce se usan en uniones deslizantes,
como cojinetes y descansos, discos de fricción; y otras aplicaciones donde se
requiere alta resistencia a la corrosión como rodetes de turbinas o válvulas
de bombas, entre otros elementos de máquinas. En algunas aplicaciones
eléctricas es utilizado en resortes.
Alpaca (Cu-Ni-Zn)[editar]
Artículo principal: Alpaca
Hueveras de 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-zinc 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.61
Las aleaciones de alpaca tienen una buena resistencia a la corrosión y buenas
cualidades mecánicas. Su aplicación se abarca materiales
de telecomunicaciones, instrumentos y accesorios de fontanería y electricidad,
como grifos, abrazaderas, muelles, conectores. También se emplea en la
construcción y ferretería, para elementos decorativos y en las industrias químicas
y alimentarias, además de materiales de vajillas y orfebrería.62
El monel es una aleación que se obtiene directamente de minerales canadienses
y tiene una composición de Cu=28-30 %, Ni=66-67 %, Fe=3-3,5 %. Este material
tiene gran resistencia a los agentes corrosivos y a las altas temperaturas.63
Otro tipo de alpaca es el llamado platinoide, aleación de color blanco compuesta
de 60 % de cobre,14 % de níquel, 24 % de cinc y de 1-2 % de wolframio.64
Otras aleaciones[editar]
Otras aleaciones de cobre con aplicaciones técnicas son las siguientes:
Cobre-cadmio (Cu-Cd)
Son aleaciones de cobre con un pequeño porcentaje de cadmio y tienen con mayor
resistencia que el cobre puro. Se utilizan en líneas eléctricas aéreas sometidas a
fuertes solicitaciones mecánicas como catenariasy cables de contacto para tranvías.
Cobre-cromo (Cu-Cr) y Cobre-cromo-circonio (Cu-Cr-Zr)
Tienen una alta conductividad eléctrica y térmica. Se utilizan
en electrodos de soldadura por resistencia, barras de colectores, contactores de
potencia, equipos siderúrgicos y resortes conductores.
Cobre-hierro-fósforo (Cu-Fe-P)
Para la fabricación de elementos que requieran una buena conductividad eléctrica y
buenas propiedades térmicas y mecánicas se añaden al cobre partículas
de hierro y fósforo. Estas aleaciones se utilizan en circuitos integrados porque tienen
una buena conductividad eléctrica, buenas propiedades mecánicas y tienen una alta
resistencia a la temperatura.65
Cobre-aluminio (Cu-Al)
También conocidas como bronces al aluminio y duraluminio, contienen al menos un
10 % de aluminio. Estas aleaciones son muy parecidas al oro y muy apreciadas para
trabajos artísticos. Tienen buenas propiedades mecánicas y una elevada resistencia a
la corrosión. Se utilizan también para los trenes de aterrizaje de los aviones, en ciertas
construcciones mecánicas.66
Cobre-berilio (Cu-Be)
Es una aleación constituida esencialmente por cobre. Esta aleación tiene importantes
propiedades mecánicas y gran resistencia a la corrosión. Se utiliza para fabricar
muelles, moldes para plásticos, electrodos para soldar por resistencia y
herramientas antideflagrantes.67
Cobre-plata (Cu-Ag) o cobre a la plata
Es una aleación débil por su alto contenido de cobre, que se caracteriza por una alta
dureza que le permite soportar temperaturas de hasta 226 °C, manteniendo la
conductividad eléctrica del cobre.68
Constantán (Cu55Ni45)
Es una aleación formada por un 55 % de cobre y un 45 % de níquel. Se caracteriza
por tener un una resistividad eléctrica de 4,9•10−7 Ω•m casi constante en un amplio
rango de temperaturas, con un coeficiente de temperatura de 10−5 K−1. Se emplea en
la fabricación de termopares, galgas extensiométricas y monedas.
Manganina (Cu86Mn12Ni2)
Es otra aleación con un muy bajo coeficiente de temperatura y se utiliza en galgas
extensiométricas y resistores de alta estabilidad. Además,
su potencial termoeléctrico de contacto con el cobre por efecto Seebeckes muy
pequeño (+0,6 mV/100 K). Su resistividad eléctrica es de unos 4,9•10−7 Ω•m y su
coeficiente de temperatura es de 10−8 K−1.69
Algunas aleaciones de cobre tienen pequeños
porcentajes de azufre y de plomo que mejoran
la maquinabilidad de la aleación. Tanto el plomo
como el azufre tienen muy baja solubilidad en el
cobre, separándose respectivamente como
plomo (Pb) y como sulfuro cuproso (Cu2S) en
los bordes de grano y facilitando la rotura de las
virutas en los procesos de mecanizado,
mejorando la maquinabilidad de la aleación.65
Procesos industriales del
cobre[editar]
Minería del cobre[editar]
Mina a cielo abierto en Bingham, Illinois (Estados
Unidos).
Mina de cobre Chuquicamata, Chile.
El cobre nativo suele acompañar a sus minerales
en bolsas que afloran a la superficie
explotándose en minas a cielo abierto. El cobre
se obtiene a partir de minerales sulfurados
(80 %) y de minerales oxidados (20 %), los
primeros se tratan por un proceso denominado
pirometalurgia y los segundos por otro proceso
denominado hidrometalurgia.70 Generalmente en
la capa superior se encuentran los minerales
oxidados (cuprita, melaconita), junto a cobre
nativo en pequeñas cantidades, lo que explica su
elaboración milenaria ya que el metal podía
extraerse fácilmente en hornos de fosa. A
continuación, por debajo del nivel freático, se
encuentran las piritas (sulfuros)
primarias calcosina(Cu2S) y covellina (CuS) y
finalmente las secundarias calcopirita (FeCuS2)
cuya explotación es más rentable que la de las
anteriores. Acompañando a estos minerales se
encuentran otros como la bornita (Cu5FeS4), los
cobres grises y los
carbonatos azurita y malaquita que suelen formar
masas importantes en las minas de cobre por ser
la forma en la que usualmente se alteran los
sulfuros.
La tecnología de obtención del cobre está muy
bien desarrollada aunque es laboriosa debido a
la pobreza de la ley de los minerales. Los
yacimientos de cobre contienen generalmente
concentraciones muy bajas del metal. Ésta es la
causa de que muchas de las distintas fases de
producción tengan por objeto la eliminación de
impurezas.71
Véanse también: Categoría:Empresas de minería
de cobre y Minas de cobre.
Metalurgia del cobre[editar]
Mineral de cobre.
Cátodo de cobre.
Artículo principal: Industria del cobre
La metalurgia del cobre depende de que el
mineral se presente en forma de sulfuros o de
óxidos (cuproso u cúprico).
Para los sulfuros se utiliza para producir cátodos
la vía llamada pirometalurgia, que consiste en el
siguiente proceso: Conminución del mineral ->
Concentración (flotación) -> fundición en horno -
> paso a convertidores -> afino -> moldeo
de ánodos -> electrorefinación -> cátodo. El
proceso de refinado produce unos cátodos con
un contenido del 99,9 % de cobre. Los cátodos
son unas planchas de un metro cuadrado y un
peso de 55 kg.
Otros componentes que se obtienen de este
proceso son hierro (Fe) y azufre (S), además de
muy pequeñas cantidades de plata (Ag)
y oro (Au). Como impurezas del proceso se
extraen también plomo (Pb), arsénico (As)
y mercurio (Hg).
Como regla general una instalación metalúrgica
de cobre que produzca 300.000 t/año de ánodos,
consume 1.000.000 t/año de concentrado de
cobre y como subproductos produce
900.000 t/año de ácido sulfúrico y 300.000 t/año
de escorias.72
Hidrometalurgia[editar]
Cuando se trata de aprovechar los residuos
minerales, la pequeña concentración de cobre
que hay en ellos se encuentra en forma de
óxidos y sulfuros, y para recuperar ese cobre se
emplea la tecnología llamada hidrometalurgia,
más conocida por su nomenclatura anglosajona
Sx-Ew.
El proceso que sigue esta técnica es el siguiente:
Mineral de cobre-> lixiviación-> extracción-
> electrólisis-> cátodo
Esta tecnología se utiliza muy poco porque la
casi totalidad de concentrados de cobre se
encuentra formando sulfuros, siendo la
producción mundial estimada de recuperación de
residuos en torno al 15 % de la totalidad de
cobre producido.7273
Tratamientos térmicos del cobre[editar]
Tubería de cobre recocido.
El cobre y sus aleaciones permiten
determinados tratamientos térmicos para fines
muy determinados siendo los más usuales los
de recocido, refinado y temple.
El cobre duro recocido se presenta muy bien
para operaciones en frío como son: doblado,
estampado y embutido. El recocido se produce
calentando el cobre o el latón a una temperatura
adecuada en un horno eléctrico de atmósfera
controlada, y luego se deja enfriar al aire. Hay
que procurar no superar la temperatura de
recocido porque entonces se quema el cobre y
se torna quebradizo y queda inutilizable.
El refinado es un proceso controlado de
oxidación seguida de una reducción. El objetivo
de la oxidación es eliminar las impurezas
contenidas en el cobre, volatilizándolas o
reduciéndolas a escorias. A continuación la
reducción es mejorar la ductilidad y
la maleabilidad del material.74
Los tratamientos térmicos que se realizan a los
latones son principalmente recocidos de
homogeneización, recristalización y
estabilización. Los latones con más del 35 % de
Zn pueden templarse para hacerlos más
blandos.
Los bronces habitualmente se someten a
tratamientos de recocidos de homogeneización
para las aleaciones de moldeo; y recocidos
contra dureza y de recristalización para las
aleaciones de forja. El temple de los bronces de
dos elementos constituyentes es análogo
al templado del acero: se calienta a unos 600 °C
y se enfría rápidamente. Con esto se consigue
disminuir la dureza del material, al contrario de lo
que sucede al templar acero y algunos bronces
con más de dos componentes.75
Aplicaciones y usos del
cobre[editar]
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 metálico[editar]
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[editar]
Cable eléctrico de cobre.
El cobre es el metal no precioso con
mejor conductividad eléctrica. Esto, unido a
su ductilidad 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
como generadores, motores y transformadores.
La principal alternativa al cobre en estas
aplicaciones es el aluminio.41
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.41
Medios de transporte[editar]
El cobre se emplea en varios componentes de
coches y camiones, principalmente
los radiadores (gracias a su alta conductividad
térmica y resistencia a la
corrosión), frenos y cojinetes, además
naturalmente de los cables y motores eléctricos.
Un coche pequeño contiene en total en torno a
20 kg de cobre, subiendo esta cifra a 45 kg para
los de mayor tamaño.41
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.10
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[editar]
Cara de la Estatua de la Libertadde Nueva 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.41
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.41
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.10
Monedas[editar]
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.
Otras aplicaciones[editar]
Instrumento musical de viento.
El cobre participa en la materia prima de una
gran cantidad de diferentes y variados
componentes de todo tipo de maquinaria, tales
como casquillos, cojinetes, embellecedores, etc.
Forma parte de los elementos
de bisutería, bombillas y tubos
fluorescentes, calderería, electroimanes, moneda
s, instrumentos musicales de viento, microondas,
sistemas de calefacción y aire acondicionado.80
El cobre, el bronce y el latón son aptos para
tratamientos de galvanizado para cubrir otros
metales.
Cobre no metálico[editar]
El sulfato de cobre (II) también conocido
como sulfato cúprico es el compuesto de cobre
de mayor importancia industrial y se emplea
como abono y pesticida en
agricultura, alguicida en la depuración del agua y
como conservante de la madera.
El sulfato de cobre está especialmente indicado
para suplir funciones principales del cobre en la
planta, en el campo de
las enzimas: oxidasas del ácido
ascórbico, polifenol, citocromo, etc. También
forma parte de la plastocianina contenida en
los cloroplastos y que participa en la cadena de
transferencia de electrones de la fotosíntesis. Su
absorción se realiza mediante un proceso activo
metabólicamente. Prácticamente no es afectado
por la competencia de otros cationes pero, por el
contrario, afecta a los demás cationes. Este
producto puede ser aplicado a todo tipo de
cultivo y en cualquier zona climática
en invernaderos.81
Para la decoración de azulejos y cerámica, se
realizan vidriados que proporcionan un brillo
metálico de diferentes colores. Para decorar la
pieza una vez cocida y vidriada, se aplican
mezclas de óxidos de cobre y otros materiales y
después se vuelve a cocer la pieza a menor
temperatura.82 Al mezclar otros materiales con
los óxidos de cobre pueden obtenerse diferentes
tonalidades.83 Para las decoraciones de
cerámica, también se emplean películas
metálicas de plata y cobre en
mezclas coloidales de barnices cerámicos que
proporcionan tonos parecidos a las irisaciones
metálicas del oro o del cobre.8485
Un pigmento muy utilizado en pintura para los
tonos verdes es el cardenillo, también conocido
en este ámbito como verdigris, que consiste en
una mezcla formada principalmente por acetatos
de cobre, que proporciona tonos verdosos o
azulados.86
Véanse también: Sulfato cúprico,Óxido de cobre
(I), Óxido de cobre (II) y Cardenillo.
Productos del cobre[editar]
Fundición: blíster y ánodos[editar]
El cobre blíster, 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.87
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.
Refinería: cátodos[editar]
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.88
Subproductos de fundición y
refinería[editar]
Después del proceso de elaborar ánodo de cobre
y cátodo de cobre se obtienen los siguientes
subproductos: Ácido sulfúrico. Escoria granulada.
Lodos electrolíticos. Sulfato de níquel. Yeso
Alambrón[editar]
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:89
 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[editar]
Bobina de alambre 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.90
Trefilado[editar]
Artículo principal: Cable eléctrico
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 o polietileno. 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.91
Tubos[editar]
Bobina de tubo de cobre.
Un tubo es un producto hueco, de sección
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 se utilizan masivamente en edificios
residenciales, comerciales e industriales.
Para la fabricación de tubo se parte, por lo
general, de una mezcla de cobre refinado y
de chatarra de calidad controlada, que se funde
en un horno. De la colada de cobre se obtienen
lingotes conocidos como «billets», que tienen
forma cilíndrica, unos 300 mm de diámetro y 8 m
de largo y un peso de unas 5 toneladas.92 Los
tubos sin costura se fabrican a partir de estos
lingotes mediante las operaciones siguientes:
1. Corte de los lingotes en piezas de unos
700 mm de largo.
2. Calentamiento en horno de túnel a entre
800 y 900 °C.
3. Extrusión a alta temperatura, por la cual
se obtiene en una sola pasada una pieza
o pretubo de gran diámetro con paredes
muy gruesas. La máquina en la que se
realiza esta operación se denomina
"extrusor" y consiste de un "mandril" que
aprieta el lingote caliente hasta hacerlo
pasar a través de una matriz calibrada.
Durante la extrusión, el cobre sufre una
oxidación superficial que puede
perjudicar las operaciones posteriores.
4. Laminación en frío, que reduce el grosor
de la pared del tubo, conservando su
sección circular. Se realiza pasando el
pretubo, con un mandril insertado, entre
dos cilindros que giran en sentido
contrario y que tienen un movimiento de
vaivén en sentido longitudinal.
5. Trefilado en frío, que estira el tubo y
reduce su diámetro hasta las diferentes
especificaciones comerciales. Se realiza
en una máquina llamada "Bull Block" en
la que el tubo es obligado a pasar a
través de varias matrices externas y de
un calibre interno llamado "mandril
flotante".
6. Recocido, tratamiento térmico que
recristaliza el cobre y le permite
recuperar la plasticidad perdida a lo
largo de las operaciones anteriores.
7. Acabado. Al tubo recocido se le pueden
aplicar diversos tipos de acabado en
función de la aplicación, por ejemplo un
revestimiento externo de protección o un
acabado interno muy liso.
8. Control de calidad. Una prueba utilizada
frecuentemente para detectar
imperfecciones en tubos de cobre es la
de inducción
electromagnética por corrientes de
Foucault.
9. Embalaje, que varía según el tipo de
tubo. Mientras que los recocidos o los de
temple blando necesitan embalajes que
los protejan de deformaciones durante el
transport, los tubos laminados en frío de
temple duro se empaquetan
simplemente en atados. No es precisa
protección de los agentes
atmosféricos.92
Laminación[editar]
Una de las propiedades fundamentales del cobre
es su maleabilidad que permite producir todo tipo
de láminas desde grosores muy pequeños, tanto
en forma de rollo continuo como en planchas de
diversas dimensiones, mediante las instalaciones
de laminación adecuadas.
Fundición de piezas[editar]
Artículo principal: Fundición
Cañones de bronce fundido. Los Inválidos, París.
El cobre puro no es muy adecuado para
fundición por moldeo porque produce galleo.
Este fenómeno consiste en que el oxígeno del
aire se absorbe sobre el cobre a altas
temperaturas y forma burbujas; cuando después
se enfría el metal, se libera el oxígeno de las
burbujas y quedan huecos microscópicos sobre
la superficie de las piezas fundidas.93
Sus aleaciones sí permiten fabricar piezas por
cualquiera de los procesos de fundición de
piezas que existen dependiendo del tipo de pieza
y de la cantidad que se tenga que producir. Los
métodos más usuales de fundición son por
moldeo y por centrifugado.
Se denomina fundición por moldeo al proceso de
fabricación de piezas, comúnmente metálicas
pero también de plástico, consistente en fundir
un material e introducirlo en una cavidad,
llamada molde, donde se solidifica. El proceso
tradicional es la fundición en arena, por ser ésta
un material refractario muy abundante en la
naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere
cohesión y moldeabilidad sin perder la
permeabilidad que posibilita evacuar los gases
del molde al tiempo que se vierte el metal
fundido
El proceso de fundición centrifugada consiste en
depositar una capa de fundición líquida en
un molde de revolución girando a gran velocidad
y solidificar rápidamente el metal mediante un
enfriamiento continuo del molde o coquilla. Las
aplicaciones de este tipo de fundición son muy
variadas.
Forjado[editar]
Prensa de estampación.
El forjado en caliente de una pieza consiste en
insertar en un molde una barra de metal,
calentarla a la temperatura adecuada y obligarla
a deformarse plásticamente hasta adoptar la
forma del molde. La ventaja de forjar en caliente
es que se reduce la potencia mecánica que debe
suministrar la prensa para la deformación
plástica.94
Los productos del cobre y sus aleaciones reúnen
muy buenas condiciones para producir piezas
por procesos de estampación en caliente,
permitiendo el diseño de piezas sumamente
complejas gracias a la gran ductilidad del
material y la escasa resistencia a la deformación
que opone, proporcionando así una vida larga a
las matrices. Una aleación de cobre es “forjable”
en caliente si existe un rango de temperaturas
suficientemente amplio en el que la ductilidad y
la resistencia a la deformación sean aceptables.
Este rango de temperaturas depende de
composición química que tenga, en la que
influyen los elementos añadidos y de las
impurezas.
Mecanizado[editar]
Piezas de cobre mecanizadas.
Las piezas de cobre o de sus aleaciones que van
a someterse a trabajos de mecanizado por
arranque de viruta tienen en su composición
química una pequeña aportación
de plomo y azufre que provoca una fractura
mejor de la viruta cortada.
Actualmente (2008) el mecanizado de
componentes de cobre, se realiza bajo el
concepto de mecanizado rápido en seco con la
herramienta refrigerada por aire si es necesario.
Este tipo de mecanizado rápido se caracteriza
por que los cabezales de las máquinas giran a
velocidades muy altas consiguiendo
grandes velocidades de corte en herramientasde
poco diámetro.
Asimismo, las herramientas que se utilizan
suelen ser integrales de metal duro, con
recubrimientos especiales que posibilitan trabajar
con avances de corte muy elevados. Los
recubrimientos y materiales de estas
herramientas son muy resistentes al desgaste,
pueden trabajar a temperaturas elevadas, de ahí
que no sea necesario muchas veces su
refrigeración, tienen un coeficiente de fricción
muy bajo y consiguen acabados superficiales
muy finos y precisos.95
Soldadura[editar]
Componentes de tuberías para soldar.
Para soldar uniones de cobre o de sus
aleaciones se utilizan dos tipos de soldadura
diferentes: soldadura blanda y soldadura fuerte.
La soldadura blanda es aquella que se realiza a
una temperatura de unos 200 °C y se utiliza para
la unión de los componentes de circuitos
impresos y electrónicos. Se utilizan soldadores
de estaño y el material de aporte es una aleación
de estaño y plomo en forma de alambre en rollo
y que tiene resina desoxidante en su alma. Es
una soldadura poco resistente y sirve para
asegurar la continuidad de la corriente eléctrica a
través del circuito.96
Las soldaduras de tuberías de agua y gas
realizadas por los fontaneros son de diversos
tipos en función de los materiales que se quieran
unir y de la estanqueidad que se quiera
conseguir de la soldadura. Actualmente, la
mayoría de los tubos de instalaciones de
fontanería son de cobre, aunque en ocasiones se
usan también otros materiales.
La soldadura de tuberías de cobre se realiza con
sopletes de gas que proporcionan la llama para
fundir el material soldante. El combustible del
soplete puede ser butano o propano.
El cobre se utiliza también como aglutinante en
la soldadura fuerte de fontanería, utilizada para
conducciones de gas y canalizaciones complejas
de agua caliente. Un metal alternativo para esta
aplicación es la plata.97
Calderería[editar]
Artículo principal: Calderería
Destilería con alambiques de cobre.
Se llama calderería a una especialidad
profesional de la rama de fabricación metálica
que tiene como función principal la construcción
de depósitos aptos para el almacenaje y
transporte de sólidos en forma de granos o
áridos, líquidos y gas así como todo tipo de
construcción naval y estructuras metálicas.
Gracias a la excelente conductividad térmica que
tiene la chapa de cobre se utiliza para
fabricar alambiques, calderas, serpentines,
cubiertas, etc.
Embutición[editar]
Se denomina embutición al proceso de
conformado en frío por el que se transforma un
disco o piezas recortada, según el material, en
piezas huecas, e incluso partiendo de piezas
previamente embutidas, estirarlas a una sección
menor con mayor altura.
El objetivo es conseguir una pieza hueca de
acuerdo con la forma definida por la matriz de
embutición que se utilice, mediante la presión
ejercida por la prensa. La matriz de embutición
también es conocida como molde.
Se trata de un proceso de conformado de chapa
por deformación plástica en el curso del cual la
chapa sufre simultáneamente transformaciones
por estirado y por recalcado produciéndose
variaciones en su espesor. Para la embutición se
emplean, casi exclusivamente, prensas
hidráulicas.98
La chapa de cobre y sus aleaciones tienen unas
propiedades muy buenas para ser conformados
en frío. La embutición es un buen proceso para
la fabricación en chapa fina de piezas con
superficies complejas y altas exigencias
dimensionales, sustituyendo con éxito a piezas
tradicionalmente fabricadas por fundición y
mecanizado.99
Estampación[editar]
Se conoce con el nombre de estampación a la
operación mecánica que se realiza para grabar
un dibujo o una leyenda en la superficie plana de
una pieza que generalmente es
de chapa metálica. Las chapas de cobre y sus
aleaciones reúnen condiciones muy buenas para
realizar en ellas todo tipo de grabados.
Los elementos claves de la estampación lo
constituyen una prensa que puede ser mecánica,
neumática o hidráulica; de tamaño, forma y
potencia muy variada, y una matriz llamada
estampa o troquel, donde está grabado el dibujo
que se desea acuñar en la chapa, y que al dar un
golpe seco sobre la misma queda grabado.
El estampado de los metales se realiza por
presión o impacto, donde la chapa se adapta a la
forma del molde. La estampación es una de las
tareas de mecanizado más fáciles que existen, y
permite un gran nivel de automatismo del
proceso cuando se trata de realizar grandes
cantidades de piezas.
La estampación se puede realizar en frío o en
caliente, la estampación de piezas en caliente se
llama forja, y tiene un funcionamiento diferente a
la estampación en frío que se realiza en chapas
generalmente. Las chapas de acero, aluminio,
plata, latón y oro son las más adecuadas para la
estampación. Una de las tareas de estampación
más conocidas es la que realiza el estampado de
las caras de las monedas en el proceso de
acuñación de las mismas.
Troquelado[editar]
Prensa troqueladora de excéntrica.
Se denomina troquelado a la operación
mecánica que se realiza para producir piezas de
chapa metálica o donde sea necesario realizar
diversos agujeros en las mismas. Para realizar
esta tarea, se utilizan desde simples
mecanismos de accionamiento manual hasta
sofisticadas prensas mecánicas de gran
potencia.
Los elementos básicos de una prensa
troqueladora lo constituyen el troquel que tiene la
forma y dimensiones exteriores de la pieza o de
los agujeros que se quieran realizar, y
la matriz de corte por donde se inserta el troquel
cuando es impulsado de forma enérgica por la
potencia que le proporciona la prensa mediante
un accionamiento de excéntrica que tiene y que
proporciona un golpe seco y contundente sobre
la chapa, produciendo un corte limpio de la
misma.
Según el trabajo que se tenga que realizar, así
son diseñadas y construidas las prensas. Hay
matrices simples y progresivas donde la chapa,
que está en forma de grandes rollos, avanza
automáticamente provocando el trabajo de forma
continuado, y no requiriendo otros cuidados que
cambiar de rollo de chapa cuando se termina e ir
retirando las piezas troqueladas así como vigilar
la calidad del corte que realizan.
Cuando el corte se deteriora por desgaste del
troquel y de la matriz, se desmontan de la
máquina y se les rectifica en una rectificadora
plana, estableciendo un nuevo corte. Una matriz
y un troquel permiten muchos reafilados hasta
que se desgastan totalmente.
Hay troqueladoras que funcionan con un cabezal
donde puede llevar insertado varios troqueles de
diferentes medidas y una mesa amplia donde se
coloca la chapa que se quiere mecanizar. Esta
mesa es activada mediante CNC y se desplaza a
lo largo y ancho de la misma a gran velocidad,
produciendo las piezas con rapidezy exactitud.
Toxicidad del cobre[editar]
Los mecanismos subyacentes a los efectos de
intoxicación por Cu en humanos no son muy
comprendidos. El Cu es un metal de transición
que, al igual que el resto de este tipo de metales
(excepto el Zn), tiene electrones desapareados
en sus orbitales externos. Por este motivo es que
estos metales pueden ser considerados radicales
libres.100
Exposición humana[editar]
El Cobre puede ser encontrado en muchas
clases de comidas, en el agua potable y en el
aire. Debido a que absorbemos una cantidad
eminente de cobre cada día por la comida,
bebiendo y respirando. La absorción del Cobre
es necesaria, porque el Cobre es un elemento
traza que es esencial para la salud de los
humanos. Aunque los humanos pueden manejar
concentraciones de Cobre proporcionalmente
altas, mucho cobre puede también causar
problemas de salud.
Las concentraciones del Cobre en el aire son
usualmente bastante bajas, así que la exposición
al Cobre por respiración es insignificante. Pero
gente que vive cerca de fundiciones que
procesan el mineral cobre en metal pueden
experimentar esta clase de exposición.
La gente que vive en casas que todavía tiene
tuberías de cobre están expuestas a más altos
niveles de Cobre que la mayoría de la gente,
porque el Cobre es liberado en sus aguas a
través de la corrosión de las tuberías.101
Exposición ambiental[editar]
La producción mundial de Cobre está todavía
creciendo. Esto básicamente significa que más y
más Cobre termina en el medio ambiente. Los
ríos están depositando barro en sus orillas que
están contaminados con Cobre, debido al vertido
de aguas residuales contaminadas con Cobre. El
Cobre entra en el aire, mayoritariamente a través
de la liberación durante la combustión de fuel. El
Cobre en el aire permanecerá por un periodo de
tiempo eminente, antes de depositarse cuando
empieza a llover. Este terminará mayormente en
los suelos, como resultado los suelos pueden
también contener grandes cantidades de Cobre
después de que esté sea depositado desde el
aire.
El Cobre puede ser liberado en el medio
ambiente tanto por actividades humanas como
por procesos naturales. Ejemplo de fuentes
naturales son las tormentas de polvo,
descomposición de la vegetación, incendios
forestales y aerosoles marinos. El Cobre es a
menudo encontrado cerca de minas,
asentamientos industriales, vertederos y lugares
de residuos.
Cuando el Cobre termina en el suelo este es
fuertemente atado a la materia orgánica y
minerales.
El Cobre no se rompe en el ambiente y por eso
se puede acumular en plantas y animales
cuando este es encontrado en suelos. En suelos
ricos en Cobre sólo un número pequeño de
plantas pueden vivir. El Cobre puede seriamente
influir en el proceso de ciertas tierras agrícolas,
dependiendo de la acidez del suelo y la
presencia de materia orgánica. A pesar de esto
el estiércol que contiene Cobre es todavía usado.
El Cobre puede interrumpir la actividad en el
suelo, su influencia negativa en la actividad de
microorganismos y lombrices de tierra. La
descomposición de la materia orgánica puede
disminuir debido a esto.
Cuando los suelos de las granjas están
contaminados con Cobre, los animales pueden
absorber concentraciones de Cobre que dañan
su salud. Principalmente las ovejas sufren un
gran efecto por envenenamiento con Cobre,
debido a que los efectos del Cobre se
manifiestan a bajas concentraciones.101
Toxicidad aguda[editar]
A pesar de que en los trabajos químicos de
referencia se indica que las sales de cobre son
tóxicas, en la práctica esto sólo es cierto cuando
las disoluciones se utilizan de forma
incontrolada, con fines suicidas o como
tratamiento tópico de áreas con quemaduras
graves. Cuando se ingiere sulfato de cobre,
también conocido como piedra azul o azul
vitriolo, en cantidades del orden de gramos, se
producen náuseas, vómitos, diarrea, sudoración,
hemólisis intravascular y posible fallo renal; en
raras ocasiones, se observan también
convulsiones, coma y la muerte. Cuando se
beben aguas carbonatadas o zumos de cítricos
que han estado en contacto con recipientes,
cañerías, grifos o válvulas de cobre se puede
producir irritación del tracto gastrointestinal, que
pocas veces llega a ser grave. Este tipo de
bebidas son suficientemente ácidas para disolver
niveles de cobre irritantes. Existe un informe de
úlceras corneales e irritación cutánea, con baja
toxicidad de otro tipo, en un minero de cobre que
cayó en un baño electrolítico, aunque la causa
pudo haber sido la acidez más que el cobre. En
algunos casos en que se utilizaron sales de
cobre para el tratamiento de quemaduras, se
observaron concentraciones elevadas de cobre
sérico y manifestaciones tóxicas. La inhalación
de polvos, humos o nieblas de sales de cobre
puede causar congestión nasal y de las
mucosas, y ulceración con perforación del
tabique nasal. Los humos desprendidos durante
el calentamiento del cobre metálico pueden
producir fiebre, náuseas, gastralgias y diarrea.102
Toxicidad crónica[editar]
Efectos tóxicos crónicos atribuibles al cobre sólo
parecen existir en personas que han heredado
una pareja específica de genes recesivos
autosómicos y que, como consecuencia,
desarrollan una degeneración hepatolenticular
(enfermedad de Wilson). Es una enfermedad
rara. La mayor parte de la alimentación diaria
que consume el hombre contiene de 2 a 5 mg de
cobre, que prácticamente no se retiene en el
organismo. El contenido corporal de cobre en
una persona adulta es de 100 a 150 mg y es casi
constante. En individuos normales (sin
enfermedad de Wilson), casi todo el cobre está
presente como parte integrante y funcional de
una docena de proteínas y sistemas enzimáticos,
como la citocromo oxidasa, la dopa-oxidasa y la
ceruloplasmina sérica. En personas que ingieren
grandes cantidades de ostras o mariscos de
concha, hígado, setas, nueces y chocolate,
alimentos todos ellos ricos en cobre, o en
mineros que trabajan y comen durante 20 años o
más en un ambiente cargado con un 1 o 2 % de
polvo de minerales de cobre, pueden llegar a
observarse concentraciones hasta 10 veces
superiores a lo normal. Sin embargo, aún no se
ha descrito ningún caso de toxicidad crónica
primaria por cobre (perfectamente definida a
partir de las observaciones de pacientes con
toxicosis por cobre crónica heredada "la
enfermedad de Wilson" como disfunción y
lesiones estructurales hepáticas, del sistema
nervioso central, de los riñones, los huesos y los
ojos) excepto en personas que padecen la
enfermedad de Wilson. Sin embargo, los
depósitos excesivos de cobre hallados en el
hígado de pacientes con cirrosis biliar primaria,
colestasis y cirrosis infantil de la India pueden
contribuir a la gravedad de la enfermedad
hepática característica de estos procesos.103
Mecanismos de toxicosis[editar]
Los mecanismos subyacentes a los efectos de
intoxicación por Cu en humanos no son muy
comprendidos. El Cu es un metal de transición
que, al igual que el resto de este tipo de metales
(excepto el Zn), tiene electrones desapareados
en sus orbitales externos. Por este motivo es que
estos metales pueden ser considerados radicales
libres. El Cu, al igual que el hierro puede
participar en las reacciones tipo Fenton (1) y
Häber-Weiss (2) produciendo ROS:
1. Cu+ + H2O2 → Cu2+ + OH• + OH-
2. Cu2+ + O2-• → Cu+ + O2
Las sales de Cu+ reaccionan con el H2O2 con
mayor eficiencia que el Fe2+. De modo que el
principal mecanismo de toxicosis mediada por
cobre puede descansar en su habilidad para
provocar sobreproducción de ROS y
subsecuente daño pro-oxidativo a lípidos, ácidos
nucleicos y proteínas
El cobre tiene importantes efectos como agente
citotóxico y genotóxico desarrollando un papel
importante en la etiopatogénesis de las
neoplasias . Este último mecanismo consiste en
dañar la estructura molecular del ADN por vía
indirecta (ROS) o directamente por formación de
complejos con grupos funcionales de las bases
nitrogenadas que las modifican introduciendo
mutaciones, o dificultando el proceso de
reparación.
Se cree que una de las vías por las que los iones
Cu ejercen su efecto tóxico es produciendo un
aumento del estrés oxidativo en múltiples tejidos
del organismo.100
Reciclado[editar]
El cobre es uno de los pocos materiales que no
se degradan ni pierden sus propiedades
químicas o físicas en el proceso de reciclaje.41
Puede ser reciclado un número ilimitado de
veces sin perder sus propiedades, siendo
imposible distinguir si un objeto de cobre está
hecho de fuentes primarias o recicladas. Esto
hace que el cobre haya sido, desde la
Antigüedad, uno de los materiales más
reciclados.10
El reciclado proporciona una parte fundamental
de las necesidades totales de cobre metálico. Se
estima que en 2004 el 9 % de la demanda
mundial se satisfizo mediante el reciclado de
objetos viejos de cobre. Si también se considera
"reciclaje" el refundido de los desechos del
proceso de refinado del mineral, el porcentaje de
cobre reciclado asciende al 34 % en el mundo y
hasta un 41 % en la Unión Europea.10
El reciclado del cobre no requiere tanta energía
como su extracción minera. A pesar de que el
reciclado requiere recoger, clasificar y fundir los
objetos de metal, la cantidad de energía
necesaria para reciclar el cobre es solo alrededor
de un 25 % de la requerida para convertir el
mineral de cobre en metal.104
La eficacia del sistema de reciclado depende de
factores tecnológicos como el diseño de los
productos, económicos como el precio del cobre
y sociales como el concienciamiento de la
población acerca del desarrollo sostenible. Otro
factor clave es la legislación. Actualmente
existen más de 140 leyes, regulaciones,
directivas y guías nacionales e internacionales
que tratan de favorecer la gestión responsable
del final del ciclo de vidade los productos que
contienen cobre como por ejemplo
electrodomésticos, teléfonos y vehículos.41
En la Unión Europea, la directiva 2002/96/CE
sobre residuos de aparatos eléctricos y
electrónicos (RAEE, o WEEE del inglés Waste
Electrical and Electronic Equipment) propicia una
política de minimización de desperdicios, que
incluye una obligatoria y drástica reducción de
los desechos industriales y domiciliarios, e
incentivos para los productores que producen
menos residuos.105 El objetivo de esta iniciativa
era reciclar 4 kilos por habitante al año a fines de
2006.
Un ejemplo de reciclaje masivo de cobre lo
constituyó la sustitución de
las monedas nacionales de doce países
europeos por el euro en 2002, el cambio
monetario más grande de la historia. Se
eliminaron de la circulación unas 260.000
toneladas de monedas, conteniendo
aproximadamente 147.496 toneladas de cobre,
que fueron fundidas y recicladas para su uso en
una amplia gama de productos, desde nuevas
monedas hasta diferentes productos
industriales.104
Producción y comercio[editar]
Producción minera[editar]
Producción minera de cobre en 2012.106
Evolución de la producción mundial de cobre.
La producción mundial de cobre durante el 2014
alcanzó un total de 18.7 millones de toneladas
métricas de cobre fino. El principal país productor
es Chile, con casi un tercio del total, seguido
por China y Perú:
Rango Estado
Producción en 2014
(en mill. ton/año)
1 Chile 5800
2 Perú 2740
3 China 1620
4 Estados Unidos 1370
5 República Democrática del Congo 1100
De entre las diez mayores minas de cobre del
mundo, cinco se encuentran en Chile
(Escondida, Codelco Norte, Collahuasi, El
Teniente y Los Pelambres), dos en Indonesia,
una en Estados Unidos, una en Rusia y otra en
Perú (Antamina).41
Véase también: Países productores de cobre
Reservas[editar]
De acuerdo a información entregada en el
informe anual del United States Geological
Survey (USGS), las estimaciones señalan que
las reservas conocidas de cobre en el 2011 a
nivel mundial alcanzarían 690 millones de
toneladas métricas de cobre fino. Y según las
estimaciones de USGS, en Chile existirían del
orden de 190 millones de toneladas
económicamente explotables, equivalentes al
28 % del total de reservas mundiales del mineral;
seguido de Perú con 90 millones de toneladas
económicamente explotables, equivalentes al
13 % del total de reservas mundiales del
mineral:107
Rango Estado
Reservas Mundiales de cobre
en 2011
(en millones de toneladas)
Porcentaje del total
(aprox.)
1 Chile 190 28 %
2 Perú 90 13 %
3 Australia 86 12 %
4 México 38 6 %
5 Estados Unidos 35 5 %
6 China 30 4 %
7 Rusia 30 4 %
8 Indonesia 28 4 %
9 Polonia 26 4 %
10
República Democrática del
Congo
20 3 %
11 Zambia 20 3 %
12 Canadá 7 1 %
13 Kazajistán 7 1 %
Comercio y consumo[editar]
El cobre es el tercer metal más utilizado en el
mundo, por detrás del hierro y el aluminio.108
Existe un importante comercio mundial de cobre
que mueve unos 30.000 millones de dólares
anuales.109
Los tres principales mercados de cobre son
el LME de Londres, el COMEX de Nueva York y
la Bolsa de Metales de Shanghái. Estos
mercados fijan diariamente el precio del cobre y
de los contratos de futuros sobre el metal.109 El
precio de suele expresar en dólares / libra y en la
última década ha oscilado entre los 0,65 $/lb de
finales de 2001 y los más de 4,00 $/lb
alcanzados en 2006 y en 2008.110 El fuerte
encarecimiento del cobre desde 2004, debido
principalmente al aumento de la demanda
de China y otras economías emergentes,111 ha
provocado una oleada de robos de objetos de
cobre (sobre todo cables) en todo el mundo, con
los consiguientes riesgos para la infraestructura
eléctrica.112113114115
Rango Estado
Consumo de cobre refinado
( en mill. ton/año )
1 Unión Europea 4,32
2 China 3,67
3 Estados Unidos 2,13
4 Japón 1,28
5 Corea del Sur 0,81
6 Rusia 0,68
7 Taiwán 0,64
8 India 0,44
9 Brasil 0,34
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Historia del cobre

  • 1. Historia del cobre El uso del cobre se remonta a los orígenes de la civilización hace unos 10.000 años, cuando en algún lugar del mundo el ser humano dejó de depender de las herramientas de piedra y comenzó a usar un metal disponible en la naturaleza, manipulable, dúctil y con una resistencia hasta entonces desconocida. COMPARTIR    La existencia Marmita de cobre y latón del Tibet, siglo XX de vetas de cobre nativo o de alta pureza facilitó el acceso al novedoso elemento metálico por parte de civilizaciones que
  • 2. florecían en el pasado remoto en Asia y en torno al Mediterráneo. Sus habitantes utilizaron este nuevo material para fabricar herramientas y ornamentos. El objeto de cobre más antiguo encontrado por los arqueólogos apareció en el norte del territorio del actual Irak. Es un pendiente fabricado hacia el año 8.700 A.C. Todo parece indicar que la minería del cobre pudo desarrollarse entre civilizaciones avanzadas algunos milenios antes de Cristo, como las de los sumerios y de los egipcios, que fueron cunas del conocimiento. Posteriormente su uso se expandió al mundo antiguo, incluidas las civilizaciones helénica y romana. Con
  • 3. Buda de cobre con decoraciones de plata, Tibet siglo XIX el tiempo el cobre adquirió un gran peso específico sobre el desarrollo de la humanidad, pues su uso en combinación con el estaño permitió crear una aleación que fue determinante para la civilización, conocida en el estudio de la historia como Edad del Bronce. En el antiguo Egipto de los jeroglíficos el cobre fue asociado al símbolo de Ankh, que también tenía otro significado: vida eterna. En algún momento de la antigüedad la minería del cobre tuvo como escenario importante a Chipre, donde fueron descubiertos importantes yacimientos de este metal. Para los romanos ese territorio era conocido como Cyprium, y de allí proviene la palabra en latín cuprum, que a su vez da origen al nombre en español, cobre. El uso del cobre a través del tiempo está registrado en numerosos objetos y testimonios. Fue utilizado para uno de los famosos rollos del Mar Muerto, para sistemas de plomería en las pirámides egipcias, para reforzar barcos como los que usó Cristóbal Colón.
  • 4. En América, entretanto, civilizaciones como las de los aztecas y los incas también utilizaban este metal rojizo. Y en la zona andina quedó registrado el desarrollo de una metalurgia que incluyó el manejo de aleaciones (vea la historia de Codelco). Durante el siglo XIX, en plena Revolución Industrial y ante el inicio Buda de cobre con decoraciones de plata, Tibet siglo XIX de una seguidilla de inventos relacionados con la electricidad y las telecomunicaciones, la demanda por cobre aumentó en forma vertiginosa. Se había descubierto una de sus propiedades esenciales: la conductividad.
  • 5. A comienzos del siglo XX la demanda mundial de cobre rondaba el medio millón de toneladas, pero la mayor parte de los yacimientos en forma de vetas que permitían acceder a un mineral de alta pureza ya habían sido explotados. Sin embargo, el desarrollo y perfeccionamiento de tecnologías permitieron obtener el cobre incluso cuando se encontraba asociado a otros elementos en concentraciones muy bajas. Esos adelantos permitieron el surgimiento de la minería del cobre, que cada año incorpora nuevos avances para lograr una producción más eficiente y sustentable. El extraordinario avance tecnológico de las últimas décadas implica un uso mucho más intensivo del cobre en nuestras vidas. Así, la historia de este metal y su influencia en la civilización aún no termina de escribirse. En el futuro
  • 6. Buda de cobre con decoraciones de plata, Tibet siglo XIX el cobre aparece como un elemento esencial. Su uso está vinculado al desarrollo de las tecnologías de la información y la comunicación, o al consumo más eficiente de energía que es funfamental para el cuidado del ambiente de este planeta. Historia del cobre El uso del cobre a lo largo de la historia El uso del cobre y aleaciones con base cobre se remonta del Neolítico hasta nuestros tiempos, con más de 11.000 años de historia, perfilándose siempre como un metal vital para la evolución tecnológica de la humanidad. En homenaje a éste noble metal, desglosamos muy brevemente su historia y logros. Orígenes El cobre es el metal más utilizado por la humanidad desde la antigüedad, cuyos primeros usos pueden remontarse antes del 9000 AC. Se cree que su nombre proviene de la isla de Chipre, que en la antigüedad proporcionaba el metal a las ciudades estado griegas, el Imperio Romano y otras civilizaciones que se bañaban a orillas del mar Mediterráneo. Los romanos lo conocían como “Tierra de Chipre” (aes cyprium), más tarde cuprum. La palabra cuprum se encuentra por primera vez en textos de Spartianus en el 290 DC. Las palabras actuales cobre, kupfer (alemán), copper (inglés), coppar (sueco) y cuivre (francés) descienden del término latín. A su vez se cree que la denominación aes cyprium proviene del término asirio kipar, que los asirios habían usado para nombrar a la isla de Chipre, tan rica en yacimientos de cobre en esa época. La Edad del Bronce y el Antiguo Egipto En el Neolítico las vetas de cobre aparecían ocasionalmente, y éste podía ser trabajado con facilidad martilleándolo. En Egipto se crearon armas y utensilios en el 4000 AC con cobre y se establecieron determinadas aleaciones con otros metales. Aproximadamente a los 3000 AC, el periodo conocido como la Edad del Bronce se extendió el uso de las aleaciones de Cobre-Estaño (Bronces), y 2000 años más tarde ya aparecieron las aleaciones Cobre-Zinc (Latón). Mientras tanto, en los antiguos reinos de la China, se empezaron a usar las aleaciones de Cobre-Níquel-Zinc (similares a la Alpaca) bajo el nombre de Packfong. Época clásica Las civilizaciones romana y griega también disponían del conocimiento de las aleaciones de cobre más importantes, que constituían la base de sus conocimientos técnicos, dado que el trabajo del hierro todavía debía perfeccionarse y el plomo era apenas conocido. Se le dio un uso muy variado en esos tiempos remotos, entre ellos: la empuñadura de espadas, grifería, corazas y espejos de mano, que son un buen ejemplo indicativo de la diversidad de propiedades del cobre, que como ningún otro metal, pudo llegar a satisfacer las
  • 7. necesidades tan variopintas de una cultura clásica avanzada. Los restos encontrados del metal, así como los utensilios derivados de él son testimonios silenciosos del comercio establecido del cobre que había entre civilizaciones a lo largo de la historia. Historia reciente En periodos históricos más recientes cabe comentar que el peso de la extracción del cobre recaía en Europa, hasta el auge de la Revolución industrial, donde la gran demanda hizo que las reservas no pudieran dar abasto o hasta en algunos casos, se agotaran. También hay que añadir que a partir del siglo XIX empezaron a usarse los metales como el Níquel y el Aluminio para la obtención de aleaciones Cobre -Aluminio (Bronces de Aluminio) y aleaciones Cobre-Níquel (cuproníqueles). La aparición de diversas nuevas tecnologías, como el descubrimiento de la dinamo por Werner von Siemens en el 1866, y la producción económica de corriente eléctrica en grandes cantidades, elevó todavía más las demandas de cobre por parte de la industria y de artesanos. En el año 1866 se generaron unas 100.000 Tm de cobre, cien años más tarde (1976) fueron 7.854.100 Tm y en el 2006 se produjeron hasta 12.000.000 Tm de cobre. El cobre a lo largo de la Historia El sigloXXI El cobre es esencial para la generación, transmisión, distribución y uso de la energía eléctrica, sin la cual nuestra civilización se colapsaría. El cobre es especialmente importante para el suministro de energía respetuosa con el medio ambiente debido a que es un excelente conductor del calor y de la electricidad. Con la creciente concienciación sobre el uso de soluciones energéticas sostenibles y ecológicas, el cobre será todavía más importante para el futuro del sector energético.
  • 8. Desde el comienzo de las telecomunicaciones, el cobre ha proporciona los pilares para la transmisión de señales. Los grandes avances y el desarrollo conseguido en las últimas décadas en la comunicación no hubieran sido posibles sin el cobre. El aumento de las exigencias en el sector de las tecnologías de la información (mayor rapidez en el envío de la información, conexiones de alta velocidad y disponibilidad garantizada en cualquier lugar), llevan a un incremento en la demanda del cobre. El cobre ha jugado un papel fundamental en la industria del motor durante mucho tiempo. Sin los componentes de cobre, la gestión inteligente de los motores no sería posible. La creciente demanda de confort en los coches actuales genera una mayor demanda de cobre. Además, el desarrollo de motores y coches eléctricos más ecológicos y con un consumo más eficiente de combustible, dependen del cobre. El motor en un coche híbrido contiene cerca de 50 kg de cobre y se espera que esta cantidad aumente todavía más. 2000 D.C. EdadModerna Sin el cobre, la Edad Moderna tal y como la conocemos nunca hubiera ocurrido. Los acontecimientos que señalan su comienzo (el descubrimiento de América y la invención de la imprenta), no hubieran sido posibles sin el cobre. Siglos más tarde, una aleación de cobre y zinc como el latón, ayudó a que el Reino Unido se transformara en una de las mayores potencias industriales. Desde que Edison descubrió la corriente eléctrica, el cobre se ha utilizado en casi todos los campos, siendo un material esencial para la industria moderna. EdadMedia En la Edad Media, el cobre se usó mucho en joyería y en objetos de uso cotidiano. También se convirtió en un metal muy apreciado en química. A partir del siglo XIII, la metalurgia se convirtió en un enorme campo de experimentación para los químicos, descubriéndose nuevos usos para diferentes sulfatos de metales nobles. Por ejemplo, el vitriolo de cobre (sulfato de cobre), se utilizó como desinfectante y como fertilizante. En Centroeuropa se extrajeron grandes cantidades de cobre durante la Edad Media que se utilizaban para la fabricación
  • 9. de bronce y latón así como para los tejados. Para cubrir el tejado de una iglesia de grandes dimensiones se necesitaban entre 600 y 700 quintales de planchas de cobre. 500 D.C. 0 Antigua Roma El cobre fue un metal fundamental para el sistema monetario de la Antigua Roma. Alrededor del siglo V a.C., mucho antes de la introducción del "dinero" como tal, los romanos utilizaban toscas barras de bronce como medio de pago. Una ley estipulaba el tipo de cambio: 1 vaca = 10 ovejas = 100 libras de bronce. A principios del siglo III a.C.,se extiende el uso de lingotes de bronce marcados con diversos motivos y un peso de "una libra de cobre". El marcado de los lingotes servía como una certificación de la pureza del metal y el peso del lingote. Con el tiempo, los lingotes dejaron de ser prácticos para comerciar y se introdujeron las monedas de oro, plata y cobre. Durante muchos siglos, estos metales siguieron siendo fundamentales para la acuñación de monedas. 753 A.C. Edad del Bronce La Edad del Bronce recibe su nombre de la aleación de cobre y estaño. En los primeros objetos de bronce encontrados, el contenido de estaño es muy pequeño. Poco a poco fue incrementándose, y en torno al año 2.500 a.C., lo normal era utilizar un contenido de estaño cercano al 14%. El cobre siguió siendo el metal más importante, incluso después de que se desarrollara el procesamiento del hierro. Chipre Chipre comenzó a suministrar cobre a los pueblos del Mediterráneo oriental mucho antes que otras civilizaciones del Mundo Antiguo. Durante el período de la Cultura de Erimi, el cobre se convirtió en el recurso natural más importante de la tercera isla más grande del Mediterráneo. El cobre recibió su nombre de la isla de Chipre, que se había hecho famosa por sus yacimientos de cobre. La palabra "cobre" proviene del latín cuprum, y ésta a su vez de la expresión aes Cyprium, que significa literalmente "de Chipre".
  • 10. Egipto en la Edad del Bronce En la antigua región del Alto Egipto, los arqueólogos descubrieron agujeros perforados en bloques de granito rosa que se habían realizado utilizando taladros de cobre. También se han encontrado en varios templos y pirámides, sistemas de drenaje de agua hechos de chapa de cobre batido. Entre los años 3.200 y 1.160 a.C., los antiguos egipcios explotaron intensivamente varias minas en la península del Sinaí, de las cuales se extraía el cobre para luego procesarlo. Al mismo tiempo, comenzaron a utilizar la soldadura con planchas de cobre. El comercio con cobre y objetos hechos de cobre adquirió una creciente importancia económica. Este desarrollo alcanzó su apogeo a finales del siglo X a.C., cuando por primera vez se fabricaron objetos utilizando moldes. 3500 A.C. Comienzo de la Edad del Bronce Entre el final del Neolítico y el comienzo de la Edad del Bronce, los métodos básicos de extracción y procesamiento del metal se fueron desarrollando lentamente. Por ello, a este período de la Historia se le conoce como Edad del Cobre o Calcolítico. Hasta ese momento, se tenían algunos conocimientos sobre metales como el oro, la plata y el cobre, pero debido a que no se sabía casi nada sobre el procesamiento de los metales, las herramientas y las armas estaban hechas de piedra. Al final del Neolítico es cuando empiezan a procesarse los metales, desarrollándose en Asia Menor el arte de la fundición para separar sulfuros y óxidos del mineral de cobre. Esto supuso un notable aumento en la importancia del cobre como material. 5500 A.C. Edad de Piedra Los hallazgos más antiguos de objetos hechos de cobre provienen de Asia Menor e Irán, con una antigüedad de más de 9.000 años. Son fragmentos de perlas y broches decorados con partículas de cobre. En aquel período de la Historia, el material se extraía de la superficie de depósitos naturales de cobre puro. Los lugares en los que se descubrieron estos objetos se encuentran en el actual Oriente Medio: Çayönü y Çatalhöyük en Turquía y Ali Kosh en Irán. 9500 A.C. Cobre Ir a la navegaciónIr a la búsqueda Para otros usos de este término, véase Cobre (desambiguación).
  • 11. Níquel ← Cobre → Zinc 29 Cu Tabla completa • Tabla ampliada Metálico, cobrizo Información general Nombre, símbolo, número Cobre, Cu, 29 Serie química Metales de transición Grupo, período, bloque 11, 4, d
  • 12. Masa atómica 63,536 u Configuración electrónica [Ar]3d10 4s1 Dureza Mohs 3,0 Electrones por nivel 2, 8, 18, 1 (imagen) Propiedades atómicas Radio medio 1351 pm Electronegatividad 1,9 (escala de Pauling) Radio atómico (calc) 1451 pm(radio de Bohr) Radio covalente 1381 pm Radio de van der Waals 1401 pm Estado(s) de oxidación +1, +2, +3, +4 Óxido Levemente básico 1.ª Energía de ionización 745,5 kJ/mol 2.ª Energía de ionización 1957,9 kJ/mol 3.ª Energía de ionización 3555 kJ/mol 4.ª Energía de ionización 5536 kJ/mol
  • 13. Propiedades físicas Estado ordinario Sólido (diamagnético) Densidad 89602 kg/m3 Punto de fusión 1357,77 K (1084,62 °C)3 Punto de ebullición 2835 K (2562 °C)3 Entalpía de vaporización 3004 kJ/mol Entalpía de fusión 13,14 kJ/mol Varios Estructura cristalina Cúbica centrada en las caras N° CAS 7440-50-8 N° EINECS 231-159-6 Calorespecífico 385 J/(K·kg) Conductividad eléctrica 58,108 × 106 S/m Conductividad térmica 400 W/(K·m) Velocidad del sonido 3570 m/s a 293,15 K(20 °C) Isótopos más estables
  • 14. Artículo principal: Isótopos del cobre iso AN Periodo MD Ed PD MeV 63 Cu 69,17 % Estable con 34 neutrones 64 Cu Sintético 12,7 h ε β- 1,675 0,579 64 Ni64 Zn 65 Cu 30,83 % Estable con 36 neutrones 67 Cu Sintético 61,83 h β- 0,577 67 Zn Valores en el SI y condiciones normales de presión y temperatura, salvo que se indique lo contrario. [editar datos en Wikidata] El cobre (del latín cuprum, y éste del griego kypros),5 cuyo símbolo es Cu, es el elemento químico de número atómico 29. Se trata de un metal de transición de color rojizo y brillo metálico que, junto con la plata y el oro, forma parte de la llamada familia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo después de la plata). Gracias a su alta conductividad eléctrica, ductilidad y maleabilidad, se ha convertido en el material más utilizado para fabricar cables eléctricos y otros elementos eléctricos y componentes electrónicos. El cobre forma parte de una cantidad muy elevada de aleaciones que generalmente presentan mejores propiedades mecánicas, aunque tienen una conductividad eléctrica menor. Las más importantes son conocidas con el nombre de bronces y latones. Por otra parte, el cobre es un metal duradero porque se puede reciclar un número casi ilimitado de veces sin que pierda sus propiedades mecánicas. Fue uno de los primeros metales en ser utilizado por el ser humano en la prehistoria. El cobre y su aleación con el estaño, el bronce, adquirieron tanta importancia que los historiadores han llamado Edad del Cobre y Edad del Bronce a dos periodos de la Antigüedad. Aunque su uso perdió importancia relativa con el desarrollo de la siderurgia, el cobre y sus aleaciones siguieron siendo empleados para hacer objetos tan diversos como monedas, campanas y cañones. A partir del siglo XIX, concretamente de la invención del generador eléctrico en 1831 por Faraday, el cobre se convirtió de nuevo en un metal estratégico, al ser la materia prima principal de cables e instalaciones eléctricas. El cobre posee un importante papel biológico en el proceso de fotosíntesis de las plantas, aunque no forma parte de la composición de la clorofila. El cobre contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunitario y huesos y por tanto es un oligoelemento esencial para la vida humana.6 El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos habituales de la dieta tales como ostras, mariscos, legumbres, vísceras y nueces entre otros, además del agua potable y por lo tanto es muy raro que se produzca una deficiencia de cobre en el organismo. El desequilibrio de cobre ocasiona en el organismo una enfermedad hepática conocida como enfermedad de Wilson.7
  • 15. El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo, por detrás del hierro y el aluminio. La producción mundial de cobre refinado se estimó en 15,8 Mt en el 2006, con un déficit de 10,7 % frente a la demanda mundial proyectada de 17,7 Mt.8 Los pórfidos cupríferos constituyen la principal fuente de extracción de cobre en el mundo.9 Índice  1Nombres y símbolos  2Historia o 2.1El cobre en la Antigüedad o 2.2Edad Media y Edad Moderna o 2.3Edad Contemporánea  2.3.1Estados Unidos  2.3.2Chile  3Isótopos  4Propiedades y características del cobre o 4.1Propiedades físicas o 4.2Propiedades mecánicas o 4.3Características químicas o 4.4Propiedades biológicas  4.4.1Precauciones sanitarias del cobre  5Aleaciones y tipos de cobre o 5.1Latón (Cu-Zn) o 5.2Bronce (Cu-Sn) o 5.3Alpaca (Cu-Ni-Zn) o 5.4Otras aleaciones  6Procesos industriales del cobre o 6.1Minería del cobre o 6.2Metalurgia del cobre  6.2.1Hidrometalurgia o 6.3Tratamientos térmicos del cobre  7Aplicaciones y usos del cobre o 7.1Cobre metálico  7.1.1Electricidad y telecomunicaciones  7.1.2Medios de transporte  7.1.3Construcción y ornamentación  7.1.4Monedas  7.1.5Otras aplicaciones o 7.2Cobre no metálico  8Productos del cobre o 8.1Fundición: blíster y ánodos o 8.2Refinería: cátodos o 8.3Subproductos de fundición y refinería o 8.4Alambrón o 8.5Alambre de cobre desnudo o 8.6Trefilado o 8.7Tubos o 8.8Laminación o 8.9Fundición de piezas
  • 16. o 8.10Forjado o 8.11Mecanizado o 8.12Soldadura o 8.13Calderería o 8.14Embutición o 8.15Estampación o 8.16Troquelado  9Toxicidad del cobre o 9.1Exposición humana o 9.2Exposición ambiental o 9.3Toxicidad aguda o 9.4Toxicidad crónica o 9.5Mecanismos de toxicosis  10Reciclado  11Producción y comercio o 11.1Producción minera o 11.2Reservas o 11.3Comercio y consumo  12Véase también  13Notas y referencias  14Bibliografía  15Enlaces externos Nombres y símbolos[editar] Etimología La palabra «cobre» proviene del latín cuprum (con el mismo significado) y éste a su vez de la expresión aes cyprium que significa literalmente «de Chipre» debido a la gran importancia que tuvieron las minas de cobre de la isla de Chipre en el mundo grecorromano.10 Siglas y abreviaciones El símbolo químico actual del cobre es «Cu». Siglos atrás, los alquimistas lo representaron con el símbolo ♀ , que también representaba al planeta Venus, a la diosa griega Afrodita y al género femenino.11 La razón de esta relación puede ser que la diosa fenicia Astarté, equivalente en parte a Afrodita, era muy venerada en Chipre, isla famosa por sus minas de cobre.12 El símbolo ♀ guarda a su vez parecido con el jeroglífico egipcio anj, que representaba la vida o quizás también la unión sexual.13 Sin embargo, en la mitología grecolatina la divinidad que presidía la fabricación de la moneda de cobre era Esculano. Adjetivo Las cualidades particulares del cobre, específicamente a lo referente a su color y lustre, han engendrado la raíz del calificativo cobrizo. La misma particularidad del material ha sido empleada al nombrar coloquialmente a algunas serpientes de India, Australia y Estados Unidos como «cabeza de cobre». Historia[editar] El cobre en la Antigüedad[editar]
  • 17. Estatuilla de bronce hallada en Horoztepe (Turquía). El cobre es uno de los pocos metales que pueden encontrarse en la naturaleza en estado "nativo", es decir, sin combinar con otros elementos. Por ello fue uno de los primeros en ser utilizado por el ser humano.14 Los otros metales nativos son el oro, el platino, la plata y el hierro proveniente de meteoritos. Se han encontrado utensilios de cobre nativo en torno al 7000 a. C. en Çayönü Tepesí (en la actual Turquía) y en Irak). El cobre de Çayönü Tepesí fue recocido pero el proceso aún no estaba perfeccionado.14 En esta época, en Oriente Próximo también se utilizaban carbonatos de cobre (malaquita y azurita) con motivos ornamentales. En la región de los Grandes Lagos de América del Norte, donde abundaban los yacimientos de cobre nativo, desde el 4000 a. C. los indígenas acostumbraban a golpearlas hasta darles forma de punta de flecha, aunque nunca llegaron a descubrir la fusión. Los primeros crisoles para producir cobre metálico a partir de carbonatos mediante reducciones con carbón datan del V milenio a. C.14 Es el inicio de la llamada Edad del Cobre, apareciendo crisoles en toda la zona entre los Balcanes e Irán, incluyendo Egipto. Se han encontrado pruebas de la explotación de minas de carbonatos de cobre desde épocas muy antiguas tanto en Tracia (Ai Bunar) como en la península del Sinaí.15 De un modo endógeno, no conectado con las civilizaciones del Viejo Mundo, en la América precolombina, en torno al siglo IV a. C. la cultura Moche desarrolló la metalurgia del cobre ya refinado a partir de la malaquita y otros carbonatos cupríferos. Hacia el 3500 a. C. la producción de cobre en Europa entró en declive a causa del agotamiento de los yacimientos de carbonatos. Por esta época se produjo la irrupción desde el este de unos pueblos, genéricamente denominados kurganes, que portaban una nueva tecnología: el uso del cobre arsenical. Esta tecnología, quizás desarrollada en Oriente Próximo o en el Cáucaso, permitía obtener cobre mediante la oxidación de sulfuro de cobre. Para evitar que el cobre se oxidase, se añadía arsénico al mineral. El cobre arsenical (a veces llamado también "bronce arsenical") era más cortante que el cobre nativo y además podía obtenerse de los muy abundantes yacimientos de sulfuros. Uniéndolo a la también nueva tecnología del molde de dos piezas, que permitía la producción en masa de
  • 18. objetos, los kurganes se equiparon de hachas de guerra y se extendieron rápidamente.14 Estatua en cobre del faraón Pepy I. Siglo XXIII a. C. Ötzi, el cadáver hallado en los Alpes y datado hacia el 3300 a. C., llevaba un hacha de cobre con un 99,7 % de cobre y un 0,22 % de arsénico.1617 De esta época data también el yacimiento de Los Millares (Almería, España), centro metalúrgico cercano a las minas de cobre de la sierra de Gádor. No se sabe cómo ni dónde surgió la idea de añadir estaño al cobre, produciendo el primer bronce. Se cree que fue un descubrimiento imprevisto, ya que el estaño es más blando que el cobre y, sin embargo, al añadirlo al cobre se obtenía un material más duro cuyos filos se conservaban más tiempo.14 El descubrimiento de esta nueva tecnología desencadenó el comienzo de la Edad del Bronce, fechado en torno a 3000 a. C. para Oriente Próximo, 2500 a. C. para Troya y el Danubio y 2000 a. C. para China. En el yacimiento de Bang Chian, en Tailandia, se han datado objetos de bronce anteriores al año 2000 a. C.18 Durante muchos siglos el bronce tuvo un papel protagonista y cobraron gran importancia los yacimientos de estaño, a menudo alejados de los grandes centros urbanos de aquella época. El declive del bronce empezó hacia el 1000 a. C., cuando surgió en Oriente Próximo una nueva tecnología que posibilitó la producción de hierro metálico a partir de minerales férreos. Las armas de hierro fueron reemplazando a las de cobre en todo el espacio entre Europa y Oriente Medio. En zonas como China la Edad del Bronce se prolongó varios siglos más. Hubo también regiones del mundo donde nunca llegó a utilizarse el bronce. Por ejemplo, el África subsahariana pasó directamente de la piedra al hierro. Sin embargo, el uso del cobre y el bronce no desapareció durante la Edad del Hierro. Reemplazados en el armamento, estos metales pasaron a ser utilizados esencialmente en la construcción y en objetos decorativos como estatuas. El latón, una aleación de cobre y zinc fue inventado hacia el 600 a. C. También hacia esta época se fabricaron las primeras monedas en el estado de Lidia, en la actual Turquía. Mientras que las monedas más valiosas se acuñaron en oro y plata, las de uso más cotidiano se hicieron de cobre y bronce.19 La búsqueda de cobre y metales preciosos por el Mediterráneo condujo a los cartagineses a explotar el gran yacimiento de Río Tinto, en la actual provincia
  • 19. de Huelva. Tras las guerras púnicas los romanos se apoderaron de estas minas y las siguieron explotando hasta agotar todo el óxido de cobre. Debajo de él quedó una gran veta de sulfuro de cobre, el cual los romanos no sabían aprovechar eficazmente. A la caída del Imperio romano la mina había sido abandonada y solo fue reabierta cuando los andalusíes inventaron un proceso más eficaz para extraer el cobre del sulfuro.19 Véanse también: Edad de los Metales y Edad del Cobre. Edad Media y Edad Moderna[editar] La resistencia a la corrosión del cobre, el bronce y el latón permitió que estos metales hayan sido utilizados no solo como decorativos sino también como funcionales desde la Edad Media hasta nuestros días. Entre los siglos X y XII se hallaron en Europa Central grandes yacimientos de plata y cobre, principalmente Rammelsberg y Joachimsthal. De ellos surgió una gran parte de la materia prima para realizar las grandes campanas, puertas y estatuas de las catedrales góticas europeas.19 Además del uso bélico del cobre para la fabricación de objetos, como hachas, espadas, cascos o corazas; también se utilizó el cobre en la Edad Media en luminarias como candiles o candelabros; en braseros y en objetos de almacenamiento, como arcas o estuches.20 Los primeros cañones europeos de hierro forjado datan del siglo XIV, pero hacia el siglo XVI el bronce se impuso como el material casi único para toda la artillería y mantuvo ese dominio hasta bien entrado el siglo XIX.21 En el Barroco, durante los siglos XVII y XVIII, el cobre y sus aleaciones adquirieron gran importancia en la construcción de obras monumentales, la producción de maquinaria de relojería y una amplia variedad de objetos decorativos y funcionales.22 Las monarquías autoritarias del Antiguo Régimen utilizaron el cobre en aleación con la plata (denominada vellón) para realizar repetidas devaluaciones monetarias, llegando a la emisión de monedas puramente de cobre, características de las dificultades de la Hacienda de la Monarquía Hispánica del siglo XVII (que lo utilizó en tanta cantidad que tuvo que recurrir a importarlo de Suecia).23 Edad Contemporánea[editar] Disco de Faraday. Durante 1831 y 1832, Michael Faraday descubrió que un conductor eléctrico moviéndose perpendicularmente a un campo magnético generaba una diferencia de potencial. Aprovechando esto, construyó el primer generador eléctrico, el disco de Faraday, empleando un disco de cobre que giraba entre los extremos de un imán con forma de herradura, induciendo una corriente eléctrica.24 El posterior desarrollo de generadores eléctricos y su empleo en la historia de la
  • 20. electricidad ha dado lugar a que el cobre haya obtenido una importancia destacada en la humanidad, que ha aumentado su demanda notablemente. Durante gran parte del siglo XIX, Gran Bretaña fue el mayor productor mundial de cobre, pero la importancia que fue adquiriendo el cobre motivó la explotación minera en otros países, llegando a destacarse la producción en Estados Unidos y Chile, además de la apertura de minas en África. De esta forma, en 1911 la producción mundial de cobre superó el millón de toneladas de cobre fino. La aparición de los procesos que permitían la producción masiva de acero a mediados del siglo XIX, como el convertidor Thomas-Bessemer o el horno Martin- Siemens dio lugar a que se sustituyera el uso del cobre y de sus aleaciones en algunas aplicaciones determinadas donde se requería un material más tenaz y resistente. Sin embargo, el desarrollo tecnológico que siguió a la Revolución industrial en todas las ramas de la actividad humana y los adelantos logrados en la metalurgia del cobre han permitido producir una amplia variedad de aleaciones. Esto ha dado lugar a que se incrementen los campos de aplicación del cobre, lo cual, añadido al desarrollo económico de varios países, ha conllevado un notable aumento de la demanda mundial. Estados Unidos[editar] Producción de mineral de cobre entre 1900 y 2004, en el mundo (rojo), EE.UU. (azul) y Chile (verde). Desde principios del siglo XIX existió producción de cobre en los Estados Unidos, primero en Míchigan y más tarde en Arizona. Se trataba de pequeñas minas que explotaban mineral de alta ley.25 El desarrollo del proceso de flotación, más eficaz, hacia finales del siglo XIX permitió poner en explotación grandes yacimientos de baja ley, principalmente en Arizona, Montana y Utah. En pocos años Estados Unidos se convirtió en el primer productor mundial de cobre.25 En 1916 las minas estadounidenses produjeron por vezprimera más de un millón de toneladas de cobre, representando en torno a las tres cuartas partes de la producción mundial. La producción minera bajó fuertemente a partir de la crisis de 1929, no solo por la reducción del consumo sino porque se disparó el reciclaje de metal. La demanda se recuperó a finales de los años 30, volviendo a superar las minas estadounidenses el millón de toneladas en 1940. Sin embargo, esta cifra ya representaba "solo" la mitad de la producción mundial y no llegaba a cubrir la demanda interna, por lo que en 1941 el país se convirtió por primera vez en importador neto de cobre.26 Desde los años 1950 hasta la actualidad la producción de Estados Unidos ha oscilado entre uno y dos millones de toneladas anuales, lo cual representa una fracción cada vez menor del total mundial (27 % en 1970, 17 % en 1980, 8 % en 2006). Mientras tanto, el consumo ha seguido creciendo continuamente y ello ha
  • 21. obligado a importar cantidades cada vez mayores de metal, superándose el millón de toneladas importadas por vez primera en 2001.26 Chile[editar] La producción chilena de cobre se ha multiplicado por cuatro en las dos últimas décadas. En 1810, año de su primera junta nacional, Chile producía unas 19 000 toneladas de cobre al año. A lo largo del siglo, la cifra fue creciendo hasta convertir al país en el primer productor y exportador mundial. Sin embargo, a finales del siglo XIX, comenzó un periodo de decadencia, debido por un lado al agotamiento de los yacimientos de alta ley y por otro al hecho de que la explotación del salitre acaparaba las inversiones mineras. En 1897, la producción había caído a 21 000 toneladas, casi lo mismo que en 1810.27 La situación cambió a comienzos del siglo XX, cuando grandes grupos mineros dotados de este país obtuvieron avances tecnológicos que permitieron la recuperación de cobre en yacimientos de baja concentración, iniciando la explotación de los yacimientos chilenos.27 El Estado chileno recibió pocos beneficios de la minería del cobre durante toda la primera mitad del siglo XX. La situación empezó a cambiar en 1951 con la firma del Convenio de Washington, que le permitió disponer del 20 % de la producción. En 1966, el Congreso Nacional de Chile impuso la creación de Sociedades Mineras Mixtas con las empresas extranjeras en las cuales el Estado tendría el 51 % de la propiedad de los yacimientos. El proceso de chilenización del cobre2829 culminó en julio de 1971, bajo el mandato de Salvador Allende, cuando el Congreso aprobó por unanimidad la nacionalización de la Gran Minería del Cobre.2730 [...] por exigirlo el interés nacional y en ejercicio del derecho soberano e inalienable del Estado de disponer libremente de sus riquezas y recursos naturales, se nacionalizan y declaran por tanto incorporadas al pleno y exclusivo dominio de la Nación las empresas extranjeras que constituyen la gran minería del cobre. Disposición transitoria agregada en 1971 al artículo 10.º de la Constitución de Chile. En 1976, ya bajo la dictadura militar de Pinochet, el Estado fundó la Corporación Nacional del Cobre de Chile (Codelco) para gestionar las grandes minas de cobre.27 La mina de Chuquicamata, en la cual se han encontrado evidencias de la extracción de cobre por culturas precolombinas,31 inició su construcción para la explotación industrial en 1910;32 su explotación se inició el 18 de mayo de 1915.33 Chuquicamata es la mina a cielo abierto más grande del mundo34 y fue durante varios años la mina de cobre de mayor producción del mundo.35 En 2002, se
  • 22. fusionaron las divisiones de Chuquicamata y Radomiro Tomic, creando el complejo minero Codelco Norte, que consta de dos minas a cielo abierto, Chuquicamata y Mina Sur. Aunque el yacimiento de Radomiro Tomic fue descubierto en los años 1950, sus operaciones comenzaron en 1995, una vez actualizados los estudios de viabilidad técnica y económica.32 En 1995, se inició la construcción de la mina de Minera Escondida, en la II Región de Antofagasta, y en 1998 se iniciaron las operaciones de extracción. Es la mina de mayor producción del mundo. La Huelga de la Minera Escondida en el 2006 paralizó la producción durante 25 días y alteró los precios mundiales del cobre.3637 La producción de Minera Escondida alcanzó en 2007 las 1 483 934 t.38 Esta producción representa el 9,5 % de la producción mundial y el 26 % de la producción chilena de cobre, según estimaciones para 2007.39 En las últimas décadas, Chile se ha consolidado como el mayor productor mundial de cobre,40 pasando del 14 % de la producción mundial en 1960 al 36 % en 2006.41 Véase también: Gran Minería del Cobre en Chile Isótopos[editar] Configuración electrónica del átomo de cobre. En la naturaleza se encuentran dos isótopos estables: 63Cu y 65Cu. El más ligero de ellos es el más abundante (69,17 %). Se han caracterizado hasta el momento 25 isótopos radiactivos de los cuales los más estables son el 67Cu, el 64Cu y el 61Cu con periodos de semidesintegración de 61,83 horas, 12,70 horas y 3,333 horas respectivamente. Los demás radioisótopos, con masas atómicas desde 54,966 uma (55Cu) a 78,955 uma (79Cu), tienen periodos de semidesintegración inferiores a 23,7 minutos y la mayoría no alcanzan los 30 segundos. Los isótopos 68Cu y 70Cu presentan estados metaestables con un periodo de semidesintegración mayor al del estado fundamental. Los isótopos más ligeros que el 63Cu estable se desintegran principalmente por emisión beta positiva, originando isótopos de níquel, mientras que los más pesados que el isótopo 65Cu estable se desintegran por emisión beta negativa dando lugar a isótopos de cinc. El isótopo 64Cu se desintegra generando 64Zn, por captura electrónica y emisión beta positiva en un 69 % y por desintegración beta negativa genera 64Ni en el 31 % restante.42
  • 23. Propiedades y características del cobre[editar] Propiedades físicas[editar] Cubierta del Palacio de los Deportes de la Ciudad de México 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 la plata, 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 la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados C- 103 y C-110.44 Propiedades mecánicas[editar] 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 de soldadura 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. Características químicas[editar]
  • 24. Techumbre de cobre con pátinade cardenillo en el ayuntamiento de Minneapolis (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 de óxido 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]+2.46 Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso.47 También pueden formarse pátinas de cardenillo, una mezcla venenosa de acetatos de cobre de color verdoso o azulado que se forma cuando los óxidos de cobre reaccionan con ácido acético,48 que es el responsable del sabor del vinagre y se produce en procesos de fermentación acética. Al emplear utensilios de cobre para la cocción de alimentos, deben tomarse precauciones para evitar intoxicaciones por cardenillo que, a pesar de su mal sabor, puede ser enmascarado con salsas y condimentos y ser ingerido. Los halógenos atacan con facilidad al cobre, especialmente en presencia de humedad. En seco, el cloro y el bromo no producen efecto y el flúor solo le ataca a temperaturas superiores a 500 °C.45 El cloruro cuproso y el cloruro cúprico, combinados con el oxígeno y en presencia de humedad producen ácido clorhídrico, ocasionando unas manchas de atacamita o paratacamita, de color verde pálido a azul verdoso, suaves y polvorientas que no se fijan sobre la superficie y producen más cloruros de cobre, iniciando de nuevo el ciclo de la erosión.49 Los ácidos oxácidos atacan al cobre, por lo cual se utilizan estos ácidos como decapantes (ácido sulfúrico) y abrillantadores (ácido nítrico). El ácido sulfúrico reacciona con el cobre formando un sulfuro, CuS (covelina) o Cu2S (calcocita) de color negro y agua. También pueden formarse sales de sulfato cúprico (antlerita) con colores de verde a azul verdoso.49 Estas sales son muy comunes en los ánodos de los acumuladores de plomoque se emplean en los automóviles.
  • 25. Disco de cobre obtenido mediante un proceso de colada continua (99,95 % de pureza). El ácido cítrico disuelve el óxido de cobre, por lo que se aplica para limpiar superficies de cobre, lustrando el metal y formando citrato de cobre. Si después de limpiar el cobre con ácido cítrico, se vuelve a utilizar el mismo paño para limpiar superficies de plomo, el plomo se bañará de una capa externa de citrato de cobre y citrato de plomo con un color rojizo y negro. Propiedades biológicas[editar] Artículo principal: Biología del cobre 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 las vainas pueden aparecer vacías por una deficiencia severa de cobre, ocasionando graves pérdidas económicas en la actividad agrícola.50 El cobre contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunitario y huesos y por tanto es esencial para la vida humana. El cobre se encuentra en algunas enzimas como la citocromo c oxidasa, la lisil oxidasa y la superóxido dismutasa.6 El desequilibrio de cobre en el organismo cuando se produce en forma excesiva ocasiona una enfermedad hepática conocida como enfermedad de Wilson, el origen de esta enfermedad es hereditario, y aparte del trastorno hepático que ocasiona también daña al sistema nervioso. Se trata de una enfermedad poco común.7 Puede producirse deficiencia de cobre en niños con una dieta pobre en calcio, especialmente si presentan diarreas o desnutrición. También hay enfermedades que disminuyen la absorción de cobre, como la enfermedad celiaca, la fibrosis quística o al llevar dietas restrictivas.51 El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos habituales de la dieta tales como ostras, mariscos, legumbres, vísceras y nueces entre otros, además del agua potable y por lo tanto es muy raro que se produzca una deficiencia de cobre en el organismo.
  • 26. Precauciones sanitarias del cobre[editar] A pesar de que el cobre es un oligoelemento necesario para la vida, unos niveles altos de este elemento en el organismo pueden ser dañinos para la salud. La inhalación de niveles altos de cobre puede producir irritación de las vías respiratorias. La ingestión de niveles altos de cobre puede producir náuseas, vómitos y diarrea. Un exceso de cobre en la sangre puede dañar el hígado y los riñones, e incluso causar la muerte.52 Ingerir por vía oral una cantidad de 30 g de sulfato de cobre es potencialmente letal en los humanos. Para las actividades laborales en las que se elaboran y manipulan productos de cobre, es necesario utilizar medidas de protección colectiva que protejan a los trabajadores. El valor límite tolerado es de 0,2 mg/m³ para el humo y 1 mg/m³ para el polvo y la niebla. El cobre reacciona con oxidantes fuertes tales como cloratos, bromatos y yoduros, originando un peligro de explosión. Además puede ser necesario el uso de equipos de protección individual como guantes, gafas y mascarillas. Además, puede ser recomendable que los trabajadores se duchen y se cambien de ropa antes de volver a su casa cada día.52 La Organización Mundial de la Salud (OMS) en su Guía de la calidad del agua potable recomienda un nivel máximo de 2 mg/l.53 El mismo valor ha sido adoptado en la Unión Europea como valor límite de cobre en el agua potable, mientras que en Estados Unidos la Agencia de Protección Ambiental ha establecido un máximo de 1,3 mg/l.54 El agua con concentraciones de cobre superiores a 1 mg/l puede ensuciar la ropa al lavarla y presentar un sabor metálico desagradable.5455 La Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades de Estados Unidos recomienda que, para disminuir los niveles de cobre en el agua potable que se conduce por tuberías de cobre, se deje correr el agua por lo menos 15 segundos antes de beberla o usarla por primera vez en la mañana.52 Las actividades mineras pueden provocar la contaminación de ríos y aguas subterráneas con cobre y otros metales durante su explotación así como una vez abandonada la minería en la zona. El color turquesa del agua y las rocas se debe a la acción que el cobre y otros metales desarrollan durante su explotación minera.56 57 Aleaciones y tipos de cobre[editar] 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 o 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. Según los fines a los que se destinan en la industria, se clasifican en aleaciones para forja y en aleaciones para moldeo. Para identificarlas tienen las siguientes nomenclaturas generales según la norma ISO 1190-1:1982 o su equivalente UNE 37102:1984.58 Ambas normas utilizan el sistema UNS (del inglés Unified Numbering System).59 Latón (Cu-Zn)[editar]
  • 27. Artículo principal: Latón Jarrón egipcio de latón, Museo del Louvre, París. 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 por fundición, forja y mecanizado. En frío, los lingotesobtenidos se deforman plásticamente 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/cm³. Las características de los latones dependen de la proporción de elementos que intervengan en la aleación de tal forma que algunos tipos de latón son maleables únicamente en frío, otros exclusivamente en caliente, y algunos no lo son a ninguna temperatura. Todos los tipos de latones se vuelven quebradizos cuando se calientan a una temperatura próxima al punto de fusión. El latón es más duro que el cobre, pero fácil de mecanizar, grabar y fundir. Es resistente a la oxidación, a las condiciones salinas y es maleable, por lo que puede laminarse en planchas finas. Su maleabilidad varía la temperatura y con la presencia, incluso en cantidades mínimas, de otros metales en su composición. Un pequeño aporte de plomo en la composición del latón mejora la maquinabilidad porque facilita la fragmentación de las virutas en el mecanizado. El plomo también tiene un efecto lubricante por su bajo punto de fusión, lo que permite ralentizar el desgaste de la herramienta de corte. El latón admite pocos tratamientos térmicos y únicamente se realizan recocidos de homogeneización y recristalización. El latón tiene un color amarillo brillante, con parecido al oro, característica que es aprovechada en joyería, especialmente en bisutería, y en el galvanizado de elementos decorativos. Las aplicaciones de los latones abarcan otros campos muy diversos, como armamento, calderería, soldadura, fabricación de alambres, tubos de condensadores y terminales eléctricos. Como no es atacado por el agua
  • 28. salada, se usa también en las construcciones de barcos y en equipos pesqueros y marinos. El latón no produce chispas por impacto mecánico, una propiedad atípica en las aleaciones. Esta característica convierte al latón en un material importante en la fabricación de envases para la manipulación de compuestos inflamables, cepillos de limpieza de metales y en pararrayos. Bronce (Cu-Sn)[editar] Artículo principal: Bronce Estatua de bronce. David desnudo. 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. La tecnología metalúrgica de la fabricación de bronce es uno de los hitos más importantes de la historia de la humanidad pues dio origen a la llamada Edad de Bronce. El bronce fue la primera aleación fabricada voluntariamente por el ser humano: se realizaba mezclando el mineral de cobre (calcopirita, malaquita, etc.) y el de estaño (casiterita) en un horno alimentado con carbón vegetal. El resultante de la combustión del carbón, que se oxidaba formando anhídrido carbónico, producía la reducción los minerales de cobre y estaño a metales. El cobre y el estaño que se fundían, se aleaban entre un 5 y un 10 % en peso de estaño.
  • 29. El bronce se emplea especialmente en aleaciones conductoras del calor, en baterías eléctricas y en la fabricación de válvulas, tuberías y uniones de fontanería. Algunas aleaciones de bronce se usan en uniones deslizantes, como cojinetes y descansos, discos de fricción; y otras aplicaciones donde se requiere alta resistencia a la corrosión como rodetes de turbinas o válvulas de bombas, entre otros elementos de máquinas. En algunas aplicaciones eléctricas es utilizado en resortes. Alpaca (Cu-Ni-Zn)[editar] Artículo principal: Alpaca Hueveras de 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-zinc 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.61 Las aleaciones de alpaca tienen una buena resistencia a la corrosión y buenas cualidades mecánicas. Su aplicación se abarca materiales de telecomunicaciones, instrumentos y accesorios de fontanería y electricidad, como grifos, abrazaderas, muelles, conectores. También se emplea en la construcción y ferretería, para elementos decorativos y en las industrias químicas y alimentarias, además de materiales de vajillas y orfebrería.62 El monel es una aleación que se obtiene directamente de minerales canadienses y tiene una composición de Cu=28-30 %, Ni=66-67 %, Fe=3-3,5 %. Este material tiene gran resistencia a los agentes corrosivos y a las altas temperaturas.63 Otro tipo de alpaca es el llamado platinoide, aleación de color blanco compuesta de 60 % de cobre,14 % de níquel, 24 % de cinc y de 1-2 % de wolframio.64 Otras aleaciones[editar] Otras aleaciones de cobre con aplicaciones técnicas son las siguientes: Cobre-cadmio (Cu-Cd) Son aleaciones de cobre con un pequeño porcentaje de cadmio y tienen con mayor resistencia que el cobre puro. Se utilizan en líneas eléctricas aéreas sometidas a fuertes solicitaciones mecánicas como catenariasy cables de contacto para tranvías. Cobre-cromo (Cu-Cr) y Cobre-cromo-circonio (Cu-Cr-Zr)
  • 30. Tienen una alta conductividad eléctrica y térmica. Se utilizan en electrodos de soldadura por resistencia, barras de colectores, contactores de potencia, equipos siderúrgicos y resortes conductores. Cobre-hierro-fósforo (Cu-Fe-P) Para la fabricación de elementos que requieran una buena conductividad eléctrica y buenas propiedades térmicas y mecánicas se añaden al cobre partículas de hierro y fósforo. Estas aleaciones se utilizan en circuitos integrados porque tienen una buena conductividad eléctrica, buenas propiedades mecánicas y tienen una alta resistencia a la temperatura.65 Cobre-aluminio (Cu-Al) También conocidas como bronces al aluminio y duraluminio, contienen al menos un 10 % de aluminio. Estas aleaciones son muy parecidas al oro y muy apreciadas para trabajos artísticos. Tienen buenas propiedades mecánicas y una elevada resistencia a la corrosión. Se utilizan también para los trenes de aterrizaje de los aviones, en ciertas construcciones mecánicas.66 Cobre-berilio (Cu-Be) Es una aleación constituida esencialmente por cobre. Esta aleación tiene importantes propiedades mecánicas y gran resistencia a la corrosión. Se utiliza para fabricar muelles, moldes para plásticos, electrodos para soldar por resistencia y herramientas antideflagrantes.67 Cobre-plata (Cu-Ag) o cobre a la plata Es una aleación débil por su alto contenido de cobre, que se caracteriza por una alta dureza que le permite soportar temperaturas de hasta 226 °C, manteniendo la conductividad eléctrica del cobre.68 Constantán (Cu55Ni45) Es una aleación formada por un 55 % de cobre y un 45 % de níquel. Se caracteriza por tener un una resistividad eléctrica de 4,9•10−7 Ω•m casi constante en un amplio rango de temperaturas, con un coeficiente de temperatura de 10−5 K−1. Se emplea en la fabricación de termopares, galgas extensiométricas y monedas. Manganina (Cu86Mn12Ni2) Es otra aleación con un muy bajo coeficiente de temperatura y se utiliza en galgas extensiométricas y resistores de alta estabilidad. Además, su potencial termoeléctrico de contacto con el cobre por efecto Seebeckes muy pequeño (+0,6 mV/100 K). Su resistividad eléctrica es de unos 4,9•10−7 Ω•m y su coeficiente de temperatura es de 10−8 K−1.69 Algunas aleaciones de cobre tienen pequeños porcentajes de azufre y de plomo que mejoran la maquinabilidad de la aleación. Tanto el plomo como el azufre tienen muy baja solubilidad en el cobre, separándose respectivamente como plomo (Pb) y como sulfuro cuproso (Cu2S) en los bordes de grano y facilitando la rotura de las virutas en los procesos de mecanizado, mejorando la maquinabilidad de la aleación.65 Procesos industriales del cobre[editar] Minería del cobre[editar]
  • 31. Mina a cielo abierto en Bingham, Illinois (Estados Unidos). Mina de cobre Chuquicamata, Chile. El cobre nativo suele acompañar a sus minerales en bolsas que afloran a la superficie explotándose en minas a cielo abierto. El cobre se obtiene a partir de minerales sulfurados (80 %) y de minerales oxidados (20 %), los primeros se tratan por un proceso denominado pirometalurgia y los segundos por otro proceso denominado hidrometalurgia.70 Generalmente en la capa superior se encuentran los minerales oxidados (cuprita, melaconita), junto a cobre nativo en pequeñas cantidades, lo que explica su elaboración milenaria ya que el metal podía extraerse fácilmente en hornos de fosa. A continuación, por debajo del nivel freático, se encuentran las piritas (sulfuros) primarias calcosina(Cu2S) y covellina (CuS) y finalmente las secundarias calcopirita (FeCuS2) cuya explotación es más rentable que la de las anteriores. Acompañando a estos minerales se encuentran otros como la bornita (Cu5FeS4), los cobres grises y los carbonatos azurita y malaquita que suelen formar
  • 32. masas importantes en las minas de cobre por ser la forma en la que usualmente se alteran los sulfuros. La tecnología de obtención del cobre está muy bien desarrollada aunque es laboriosa debido a la pobreza de la ley de los minerales. Los yacimientos de cobre contienen generalmente concentraciones muy bajas del metal. Ésta es la causa de que muchas de las distintas fases de producción tengan por objeto la eliminación de impurezas.71 Véanse también: Categoría:Empresas de minería de cobre y Minas de cobre. Metalurgia del cobre[editar] Mineral de cobre. Cátodo de cobre. Artículo principal: Industria del cobre La metalurgia del cobre depende de que el mineral se presente en forma de sulfuros o de óxidos (cuproso u cúprico). Para los sulfuros se utiliza para producir cátodos la vía llamada pirometalurgia, que consiste en el siguiente proceso: Conminución del mineral -> Concentración (flotación) -> fundición en horno -
  • 33. > paso a convertidores -> afino -> moldeo de ánodos -> electrorefinación -> cátodo. El proceso de refinado produce unos cátodos con un contenido del 99,9 % de cobre. Los cátodos son unas planchas de un metro cuadrado y un peso de 55 kg. Otros componentes que se obtienen de este proceso son hierro (Fe) y azufre (S), además de muy pequeñas cantidades de plata (Ag) y oro (Au). Como impurezas del proceso se extraen también plomo (Pb), arsénico (As) y mercurio (Hg). Como regla general una instalación metalúrgica de cobre que produzca 300.000 t/año de ánodos, consume 1.000.000 t/año de concentrado de cobre y como subproductos produce 900.000 t/año de ácido sulfúrico y 300.000 t/año de escorias.72 Hidrometalurgia[editar] Cuando se trata de aprovechar los residuos minerales, la pequeña concentración de cobre que hay en ellos se encuentra en forma de óxidos y sulfuros, y para recuperar ese cobre se emplea la tecnología llamada hidrometalurgia, más conocida por su nomenclatura anglosajona Sx-Ew. El proceso que sigue esta técnica es el siguiente: Mineral de cobre-> lixiviación-> extracción- > electrólisis-> cátodo Esta tecnología se utiliza muy poco porque la casi totalidad de concentrados de cobre se encuentra formando sulfuros, siendo la producción mundial estimada de recuperación de residuos en torno al 15 % de la totalidad de cobre producido.7273 Tratamientos térmicos del cobre[editar] Tubería de cobre recocido. El cobre y sus aleaciones permiten determinados tratamientos térmicos para fines muy determinados siendo los más usuales los de recocido, refinado y temple.
  • 34. El cobre duro recocido se presenta muy bien para operaciones en frío como son: doblado, estampado y embutido. El recocido se produce calentando el cobre o el latón a una temperatura adecuada en un horno eléctrico de atmósfera controlada, y luego se deja enfriar al aire. Hay que procurar no superar la temperatura de recocido porque entonces se quema el cobre y se torna quebradizo y queda inutilizable. El refinado es un proceso controlado de oxidación seguida de una reducción. El objetivo de la oxidación es eliminar las impurezas contenidas en el cobre, volatilizándolas o reduciéndolas a escorias. A continuación la reducción es mejorar la ductilidad y la maleabilidad del material.74 Los tratamientos térmicos que se realizan a los latones son principalmente recocidos de homogeneización, recristalización y estabilización. Los latones con más del 35 % de Zn pueden templarse para hacerlos más blandos. Los bronces habitualmente se someten a tratamientos de recocidos de homogeneización para las aleaciones de moldeo; y recocidos contra dureza y de recristalización para las aleaciones de forja. El temple de los bronces de dos elementos constituyentes es análogo al templado del acero: se calienta a unos 600 °C y se enfría rápidamente. Con esto se consigue disminuir la dureza del material, al contrario de lo que sucede al templar acero y algunos bronces con más de dos componentes.75 Aplicaciones y usos del cobre[editar] 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 metálico[editar] 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.
  • 35. Electricidad y telecomunicaciones[editar] Cable eléctrico de cobre. El cobre es el metal no precioso con mejor conductividad eléctrica. Esto, unido a su ductilidad 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 como generadores, motores y transformadores. La principal alternativa al cobre en estas aplicaciones es el aluminio.41 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.41 Medios de transporte[editar] El cobre se emplea en varios componentes de coches y camiones, principalmente los radiadores (gracias a su alta conductividad térmica y resistencia a la corrosión), frenos y cojinetes, además naturalmente de los cables y motores eléctricos. Un coche pequeño contiene en total en torno a 20 kg de cobre, subiendo esta cifra a 45 kg para los de mayor tamaño.41 También los trenes requieren grandes cantidades de cobre en su construcción: 1 - 2 toneladas en los trenes tradicionales y hasta 4
  • 36. toneladas en los de alta velocidad. Además las catenarias contienen unas 10 toneladas de cobre por kilómetro en las líneas de alta velocidad.10 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[editar] Cara de la Estatua de la Libertadde Nueva 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.41 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.41 Dos aplicaciones clásicas del bronce en la construcción y ornamentación son la realización de estatuas y de campanas.
  • 37. El sector de la construcción consume actualmente (2008) el 26 % de la producción mundial de cobre.10 Monedas[editar] 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. Otras aplicaciones[editar]
  • 38. Instrumento musical de viento. El cobre participa en la materia prima de una gran cantidad de diferentes y variados componentes de todo tipo de maquinaria, tales como casquillos, cojinetes, embellecedores, etc. Forma parte de los elementos de bisutería, bombillas y tubos fluorescentes, calderería, electroimanes, moneda s, instrumentos musicales de viento, microondas, sistemas de calefacción y aire acondicionado.80 El cobre, el bronce y el latón son aptos para tratamientos de galvanizado para cubrir otros metales. Cobre no metálico[editar] El sulfato de cobre (II) también conocido como sulfato cúprico es el compuesto de cobre de mayor importancia industrial y se emplea como abono y pesticida en agricultura, alguicida en la depuración del agua y como conservante de la madera. El sulfato de cobre está especialmente indicado para suplir funciones principales del cobre en la planta, en el campo de las enzimas: oxidasas del ácido ascórbico, polifenol, citocromo, etc. También forma parte de la plastocianina contenida en los cloroplastos y que participa en la cadena de transferencia de electrones de la fotosíntesis. Su absorción se realiza mediante un proceso activo metabólicamente. Prácticamente no es afectado por la competencia de otros cationes pero, por el contrario, afecta a los demás cationes. Este producto puede ser aplicado a todo tipo de cultivo y en cualquier zona climática en invernaderos.81 Para la decoración de azulejos y cerámica, se realizan vidriados que proporcionan un brillo metálico de diferentes colores. Para decorar la pieza una vez cocida y vidriada, se aplican mezclas de óxidos de cobre y otros materiales y después se vuelve a cocer la pieza a menor temperatura.82 Al mezclar otros materiales con los óxidos de cobre pueden obtenerse diferentes tonalidades.83 Para las decoraciones de cerámica, también se emplean películas metálicas de plata y cobre en mezclas coloidales de barnices cerámicos que proporcionan tonos parecidos a las irisaciones metálicas del oro o del cobre.8485
  • 39. Un pigmento muy utilizado en pintura para los tonos verdes es el cardenillo, también conocido en este ámbito como verdigris, que consiste en una mezcla formada principalmente por acetatos de cobre, que proporciona tonos verdosos o azulados.86 Véanse también: Sulfato cúprico,Óxido de cobre (I), Óxido de cobre (II) y Cardenillo. Productos del cobre[editar] Fundición: blíster y ánodos[editar] El cobre blíster, 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.87 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. Refinería: cátodos[editar] 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.88 Subproductos de fundición y refinería[editar] Después del proceso de elaborar ánodo de cobre y cátodo de cobre se obtienen los siguientes subproductos: Ácido sulfúrico. Escoria granulada. Lodos electrolíticos. Sulfato de níquel. Yeso Alambrón[editar]
  • 40. 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:89  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[editar] Bobina de alambre 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
  • 41. 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.90 Trefilado[editar] Artículo principal: Cable eléctrico 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 o polietileno. 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.91 Tubos[editar]
  • 42. Bobina de tubo de cobre. Un tubo es un producto hueco, de sección 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 se utilizan masivamente en edificios residenciales, comerciales e industriales. Para la fabricación de tubo se parte, por lo general, de una mezcla de cobre refinado y de chatarra de calidad controlada, que se funde en un horno. De la colada de cobre se obtienen lingotes conocidos como «billets», que tienen forma cilíndrica, unos 300 mm de diámetro y 8 m de largo y un peso de unas 5 toneladas.92 Los tubos sin costura se fabrican a partir de estos lingotes mediante las operaciones siguientes: 1. Corte de los lingotes en piezas de unos 700 mm de largo. 2. Calentamiento en horno de túnel a entre 800 y 900 °C. 3. Extrusión a alta temperatura, por la cual se obtiene en una sola pasada una pieza o pretubo de gran diámetro con paredes muy gruesas. La máquina en la que se realiza esta operación se denomina "extrusor" y consiste de un "mandril" que aprieta el lingote caliente hasta hacerlo pasar a través de una matriz calibrada. Durante la extrusión, el cobre sufre una oxidación superficial que puede perjudicar las operaciones posteriores. 4. Laminación en frío, que reduce el grosor de la pared del tubo, conservando su sección circular. Se realiza pasando el pretubo, con un mandril insertado, entre dos cilindros que giran en sentido contrario y que tienen un movimiento de vaivén en sentido longitudinal. 5. Trefilado en frío, que estira el tubo y reduce su diámetro hasta las diferentes especificaciones comerciales. Se realiza en una máquina llamada "Bull Block" en la que el tubo es obligado a pasar a través de varias matrices externas y de un calibre interno llamado "mandril flotante". 6. Recocido, tratamiento térmico que recristaliza el cobre y le permite
  • 43. recuperar la plasticidad perdida a lo largo de las operaciones anteriores. 7. Acabado. Al tubo recocido se le pueden aplicar diversos tipos de acabado en función de la aplicación, por ejemplo un revestimiento externo de protección o un acabado interno muy liso. 8. Control de calidad. Una prueba utilizada frecuentemente para detectar imperfecciones en tubos de cobre es la de inducción electromagnética por corrientes de Foucault. 9. Embalaje, que varía según el tipo de tubo. Mientras que los recocidos o los de temple blando necesitan embalajes que los protejan de deformaciones durante el transport, los tubos laminados en frío de temple duro se empaquetan simplemente en atados. No es precisa protección de los agentes atmosféricos.92 Laminación[editar] Una de las propiedades fundamentales del cobre es su maleabilidad que permite producir todo tipo de láminas desde grosores muy pequeños, tanto en forma de rollo continuo como en planchas de diversas dimensiones, mediante las instalaciones de laminación adecuadas. Fundición de piezas[editar] Artículo principal: Fundición Cañones de bronce fundido. Los Inválidos, París. El cobre puro no es muy adecuado para fundición por moldeo porque produce galleo. Este fenómeno consiste en que el oxígeno del aire se absorbe sobre el cobre a altas temperaturas y forma burbujas; cuando después se enfría el metal, se libera el oxígeno de las
  • 44. burbujas y quedan huecos microscópicos sobre la superficie de las piezas fundidas.93 Sus aleaciones sí permiten fabricar piezas por cualquiera de los procesos de fundición de piezas que existen dependiendo del tipo de pieza y de la cantidad que se tenga que producir. Los métodos más usuales de fundición son por moldeo y por centrifugado. Se denomina fundición por moldeo al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica. El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido El proceso de fundición centrifugada consiste en depositar una capa de fundición líquida en un molde de revolución girando a gran velocidad y solidificar rápidamente el metal mediante un enfriamiento continuo del molde o coquilla. Las aplicaciones de este tipo de fundición son muy variadas. Forjado[editar] Prensa de estampación. El forjado en caliente de una pieza consiste en insertar en un molde una barra de metal, calentarla a la temperatura adecuada y obligarla a deformarse plásticamente hasta adoptar la forma del molde. La ventaja de forjar en caliente es que se reduce la potencia mecánica que debe suministrar la prensa para la deformación plástica.94 Los productos del cobre y sus aleaciones reúnen muy buenas condiciones para producir piezas
  • 45. por procesos de estampación en caliente, permitiendo el diseño de piezas sumamente complejas gracias a la gran ductilidad del material y la escasa resistencia a la deformación que opone, proporcionando así una vida larga a las matrices. Una aleación de cobre es “forjable” en caliente si existe un rango de temperaturas suficientemente amplio en el que la ductilidad y la resistencia a la deformación sean aceptables. Este rango de temperaturas depende de composición química que tenga, en la que influyen los elementos añadidos y de las impurezas. Mecanizado[editar] Piezas de cobre mecanizadas. Las piezas de cobre o de sus aleaciones que van a someterse a trabajos de mecanizado por arranque de viruta tienen en su composición química una pequeña aportación de plomo y azufre que provoca una fractura mejor de la viruta cortada. Actualmente (2008) el mecanizado de componentes de cobre, se realiza bajo el concepto de mecanizado rápido en seco con la herramienta refrigerada por aire si es necesario. Este tipo de mecanizado rápido se caracteriza por que los cabezales de las máquinas giran a velocidades muy altas consiguiendo grandes velocidades de corte en herramientasde poco diámetro. Asimismo, las herramientas que se utilizan suelen ser integrales de metal duro, con recubrimientos especiales que posibilitan trabajar con avances de corte muy elevados. Los recubrimientos y materiales de estas herramientas son muy resistentes al desgaste, pueden trabajar a temperaturas elevadas, de ahí que no sea necesario muchas veces su refrigeración, tienen un coeficiente de fricción muy bajo y consiguen acabados superficiales muy finos y precisos.95
  • 46. Soldadura[editar] Componentes de tuberías para soldar. Para soldar uniones de cobre o de sus aleaciones se utilizan dos tipos de soldadura diferentes: soldadura blanda y soldadura fuerte. La soldadura blanda es aquella que se realiza a una temperatura de unos 200 °C y se utiliza para la unión de los componentes de circuitos impresos y electrónicos. Se utilizan soldadores de estaño y el material de aporte es una aleación de estaño y plomo en forma de alambre en rollo y que tiene resina desoxidante en su alma. Es una soldadura poco resistente y sirve para asegurar la continuidad de la corriente eléctrica a través del circuito.96 Las soldaduras de tuberías de agua y gas realizadas por los fontaneros son de diversos tipos en función de los materiales que se quieran unir y de la estanqueidad que se quiera conseguir de la soldadura. Actualmente, la mayoría de los tubos de instalaciones de fontanería son de cobre, aunque en ocasiones se usan también otros materiales. La soldadura de tuberías de cobre se realiza con sopletes de gas que proporcionan la llama para fundir el material soldante. El combustible del soplete puede ser butano o propano. El cobre se utiliza también como aglutinante en la soldadura fuerte de fontanería, utilizada para conducciones de gas y canalizaciones complejas de agua caliente. Un metal alternativo para esta aplicación es la plata.97 Calderería[editar] Artículo principal: Calderería
  • 47. Destilería con alambiques de cobre. Se llama calderería a una especialidad profesional de la rama de fabricación metálica que tiene como función principal la construcción de depósitos aptos para el almacenaje y transporte de sólidos en forma de granos o áridos, líquidos y gas así como todo tipo de construcción naval y estructuras metálicas. Gracias a la excelente conductividad térmica que tiene la chapa de cobre se utiliza para fabricar alambiques, calderas, serpentines, cubiertas, etc. Embutición[editar] Se denomina embutición al proceso de conformado en frío por el que se transforma un disco o piezas recortada, según el material, en piezas huecas, e incluso partiendo de piezas previamente embutidas, estirarlas a una sección menor con mayor altura. El objetivo es conseguir una pieza hueca de acuerdo con la forma definida por la matriz de embutición que se utilice, mediante la presión ejercida por la prensa. La matriz de embutición también es conocida como molde. Se trata de un proceso de conformado de chapa por deformación plástica en el curso del cual la chapa sufre simultáneamente transformaciones por estirado y por recalcado produciéndose variaciones en su espesor. Para la embutición se emplean, casi exclusivamente, prensas hidráulicas.98 La chapa de cobre y sus aleaciones tienen unas propiedades muy buenas para ser conformados en frío. La embutición es un buen proceso para la fabricación en chapa fina de piezas con superficies complejas y altas exigencias dimensionales, sustituyendo con éxito a piezas tradicionalmente fabricadas por fundición y mecanizado.99 Estampación[editar]
  • 48. Se conoce con el nombre de estampación a la operación mecánica que se realiza para grabar un dibujo o una leyenda en la superficie plana de una pieza que generalmente es de chapa metálica. Las chapas de cobre y sus aleaciones reúnen condiciones muy buenas para realizar en ellas todo tipo de grabados. Los elementos claves de la estampación lo constituyen una prensa que puede ser mecánica, neumática o hidráulica; de tamaño, forma y potencia muy variada, y una matriz llamada estampa o troquel, donde está grabado el dibujo que se desea acuñar en la chapa, y que al dar un golpe seco sobre la misma queda grabado. El estampado de los metales se realiza por presión o impacto, donde la chapa se adapta a la forma del molde. La estampación es una de las tareas de mecanizado más fáciles que existen, y permite un gran nivel de automatismo del proceso cuando se trata de realizar grandes cantidades de piezas. La estampación se puede realizar en frío o en caliente, la estampación de piezas en caliente se llama forja, y tiene un funcionamiento diferente a la estampación en frío que se realiza en chapas generalmente. Las chapas de acero, aluminio, plata, latón y oro son las más adecuadas para la estampación. Una de las tareas de estampación más conocidas es la que realiza el estampado de las caras de las monedas en el proceso de acuñación de las mismas. Troquelado[editar]
  • 49. Prensa troqueladora de excéntrica. Se denomina troquelado a la operación mecánica que se realiza para producir piezas de chapa metálica o donde sea necesario realizar diversos agujeros en las mismas. Para realizar esta tarea, se utilizan desde simples mecanismos de accionamiento manual hasta sofisticadas prensas mecánicas de gran potencia. Los elementos básicos de una prensa troqueladora lo constituyen el troquel que tiene la forma y dimensiones exteriores de la pieza o de los agujeros que se quieran realizar, y la matriz de corte por donde se inserta el troquel cuando es impulsado de forma enérgica por la potencia que le proporciona la prensa mediante un accionamiento de excéntrica que tiene y que proporciona un golpe seco y contundente sobre la chapa, produciendo un corte limpio de la misma. Según el trabajo que se tenga que realizar, así son diseñadas y construidas las prensas. Hay matrices simples y progresivas donde la chapa, que está en forma de grandes rollos, avanza automáticamente provocando el trabajo de forma continuado, y no requiriendo otros cuidados que cambiar de rollo de chapa cuando se termina e ir retirando las piezas troqueladas así como vigilar la calidad del corte que realizan.
  • 50. Cuando el corte se deteriora por desgaste del troquel y de la matriz, se desmontan de la máquina y se les rectifica en una rectificadora plana, estableciendo un nuevo corte. Una matriz y un troquel permiten muchos reafilados hasta que se desgastan totalmente. Hay troqueladoras que funcionan con un cabezal donde puede llevar insertado varios troqueles de diferentes medidas y una mesa amplia donde se coloca la chapa que se quiere mecanizar. Esta mesa es activada mediante CNC y se desplaza a lo largo y ancho de la misma a gran velocidad, produciendo las piezas con rapidezy exactitud. Toxicidad del cobre[editar] Los mecanismos subyacentes a los efectos de intoxicación por Cu en humanos no son muy comprendidos. El Cu es un metal de transición que, al igual que el resto de este tipo de metales (excepto el Zn), tiene electrones desapareados en sus orbitales externos. Por este motivo es que estos metales pueden ser considerados radicales libres.100 Exposición humana[editar] El Cobre puede ser encontrado en muchas clases de comidas, en el agua potable y en el aire. Debido a que absorbemos una cantidad eminente de cobre cada día por la comida, bebiendo y respirando. La absorción del Cobre es necesaria, porque el Cobre es un elemento traza que es esencial para la salud de los humanos. Aunque los humanos pueden manejar concentraciones de Cobre proporcionalmente altas, mucho cobre puede también causar problemas de salud. Las concentraciones del Cobre en el aire son usualmente bastante bajas, así que la exposición al Cobre por respiración es insignificante. Pero gente que vive cerca de fundiciones que procesan el mineral cobre en metal pueden experimentar esta clase de exposición. La gente que vive en casas que todavía tiene tuberías de cobre están expuestas a más altos niveles de Cobre que la mayoría de la gente, porque el Cobre es liberado en sus aguas a través de la corrosión de las tuberías.101 Exposición ambiental[editar]
  • 51. La producción mundial de Cobre está todavía creciendo. Esto básicamente significa que más y más Cobre termina en el medio ambiente. Los ríos están depositando barro en sus orillas que están contaminados con Cobre, debido al vertido de aguas residuales contaminadas con Cobre. El Cobre entra en el aire, mayoritariamente a través de la liberación durante la combustión de fuel. El Cobre en el aire permanecerá por un periodo de tiempo eminente, antes de depositarse cuando empieza a llover. Este terminará mayormente en los suelos, como resultado los suelos pueden también contener grandes cantidades de Cobre después de que esté sea depositado desde el aire. El Cobre puede ser liberado en el medio ambiente tanto por actividades humanas como por procesos naturales. Ejemplo de fuentes naturales son las tormentas de polvo, descomposición de la vegetación, incendios forestales y aerosoles marinos. El Cobre es a menudo encontrado cerca de minas, asentamientos industriales, vertederos y lugares de residuos. Cuando el Cobre termina en el suelo este es fuertemente atado a la materia orgánica y minerales. El Cobre no se rompe en el ambiente y por eso se puede acumular en plantas y animales cuando este es encontrado en suelos. En suelos ricos en Cobre sólo un número pequeño de plantas pueden vivir. El Cobre puede seriamente influir en el proceso de ciertas tierras agrícolas, dependiendo de la acidez del suelo y la presencia de materia orgánica. A pesar de esto el estiércol que contiene Cobre es todavía usado. El Cobre puede interrumpir la actividad en el suelo, su influencia negativa en la actividad de microorganismos y lombrices de tierra. La descomposición de la materia orgánica puede disminuir debido a esto. Cuando los suelos de las granjas están contaminados con Cobre, los animales pueden absorber concentraciones de Cobre que dañan su salud. Principalmente las ovejas sufren un gran efecto por envenenamiento con Cobre, debido a que los efectos del Cobre se manifiestan a bajas concentraciones.101 Toxicidad aguda[editar]
  • 52. A pesar de que en los trabajos químicos de referencia se indica que las sales de cobre son tóxicas, en la práctica esto sólo es cierto cuando las disoluciones se utilizan de forma incontrolada, con fines suicidas o como tratamiento tópico de áreas con quemaduras graves. Cuando se ingiere sulfato de cobre, también conocido como piedra azul o azul vitriolo, en cantidades del orden de gramos, se producen náuseas, vómitos, diarrea, sudoración, hemólisis intravascular y posible fallo renal; en raras ocasiones, se observan también convulsiones, coma y la muerte. Cuando se beben aguas carbonatadas o zumos de cítricos que han estado en contacto con recipientes, cañerías, grifos o válvulas de cobre se puede producir irritación del tracto gastrointestinal, que pocas veces llega a ser grave. Este tipo de bebidas son suficientemente ácidas para disolver niveles de cobre irritantes. Existe un informe de úlceras corneales e irritación cutánea, con baja toxicidad de otro tipo, en un minero de cobre que cayó en un baño electrolítico, aunque la causa pudo haber sido la acidez más que el cobre. En algunos casos en que se utilizaron sales de cobre para el tratamiento de quemaduras, se observaron concentraciones elevadas de cobre sérico y manifestaciones tóxicas. La inhalación de polvos, humos o nieblas de sales de cobre puede causar congestión nasal y de las mucosas, y ulceración con perforación del tabique nasal. Los humos desprendidos durante el calentamiento del cobre metálico pueden producir fiebre, náuseas, gastralgias y diarrea.102 Toxicidad crónica[editar] Efectos tóxicos crónicos atribuibles al cobre sólo parecen existir en personas que han heredado una pareja específica de genes recesivos autosómicos y que, como consecuencia, desarrollan una degeneración hepatolenticular (enfermedad de Wilson). Es una enfermedad rara. La mayor parte de la alimentación diaria que consume el hombre contiene de 2 a 5 mg de cobre, que prácticamente no se retiene en el organismo. El contenido corporal de cobre en una persona adulta es de 100 a 150 mg y es casi constante. En individuos normales (sin enfermedad de Wilson), casi todo el cobre está presente como parte integrante y funcional de una docena de proteínas y sistemas enzimáticos, como la citocromo oxidasa, la dopa-oxidasa y la ceruloplasmina sérica. En personas que ingieren
  • 53. grandes cantidades de ostras o mariscos de concha, hígado, setas, nueces y chocolate, alimentos todos ellos ricos en cobre, o en mineros que trabajan y comen durante 20 años o más en un ambiente cargado con un 1 o 2 % de polvo de minerales de cobre, pueden llegar a observarse concentraciones hasta 10 veces superiores a lo normal. Sin embargo, aún no se ha descrito ningún caso de toxicidad crónica primaria por cobre (perfectamente definida a partir de las observaciones de pacientes con toxicosis por cobre crónica heredada "la enfermedad de Wilson" como disfunción y lesiones estructurales hepáticas, del sistema nervioso central, de los riñones, los huesos y los ojos) excepto en personas que padecen la enfermedad de Wilson. Sin embargo, los depósitos excesivos de cobre hallados en el hígado de pacientes con cirrosis biliar primaria, colestasis y cirrosis infantil de la India pueden contribuir a la gravedad de la enfermedad hepática característica de estos procesos.103 Mecanismos de toxicosis[editar] Los mecanismos subyacentes a los efectos de intoxicación por Cu en humanos no son muy comprendidos. El Cu es un metal de transición que, al igual que el resto de este tipo de metales (excepto el Zn), tiene electrones desapareados en sus orbitales externos. Por este motivo es que estos metales pueden ser considerados radicales libres. El Cu, al igual que el hierro puede participar en las reacciones tipo Fenton (1) y Häber-Weiss (2) produciendo ROS: 1. Cu+ + H2O2 → Cu2+ + OH• + OH- 2. Cu2+ + O2-• → Cu+ + O2 Las sales de Cu+ reaccionan con el H2O2 con mayor eficiencia que el Fe2+. De modo que el principal mecanismo de toxicosis mediada por cobre puede descansar en su habilidad para provocar sobreproducción de ROS y subsecuente daño pro-oxidativo a lípidos, ácidos nucleicos y proteínas El cobre tiene importantes efectos como agente citotóxico y genotóxico desarrollando un papel importante en la etiopatogénesis de las neoplasias . Este último mecanismo consiste en dañar la estructura molecular del ADN por vía indirecta (ROS) o directamente por formación de complejos con grupos funcionales de las bases nitrogenadas que las modifican introduciendo
  • 54. mutaciones, o dificultando el proceso de reparación. Se cree que una de las vías por las que los iones Cu ejercen su efecto tóxico es produciendo un aumento del estrés oxidativo en múltiples tejidos del organismo.100 Reciclado[editar] El cobre es uno de los pocos materiales que no se degradan ni pierden sus propiedades químicas o físicas en el proceso de reciclaje.41 Puede ser reciclado un número ilimitado de veces sin perder sus propiedades, siendo imposible distinguir si un objeto de cobre está hecho de fuentes primarias o recicladas. Esto hace que el cobre haya sido, desde la Antigüedad, uno de los materiales más reciclados.10 El reciclado proporciona una parte fundamental de las necesidades totales de cobre metálico. Se estima que en 2004 el 9 % de la demanda mundial se satisfizo mediante el reciclado de objetos viejos de cobre. Si también se considera "reciclaje" el refundido de los desechos del proceso de refinado del mineral, el porcentaje de cobre reciclado asciende al 34 % en el mundo y hasta un 41 % en la Unión Europea.10 El reciclado del cobre no requiere tanta energía como su extracción minera. A pesar de que el reciclado requiere recoger, clasificar y fundir los objetos de metal, la cantidad de energía necesaria para reciclar el cobre es solo alrededor de un 25 % de la requerida para convertir el mineral de cobre en metal.104 La eficacia del sistema de reciclado depende de factores tecnológicos como el diseño de los productos, económicos como el precio del cobre y sociales como el concienciamiento de la población acerca del desarrollo sostenible. Otro factor clave es la legislación. Actualmente existen más de 140 leyes, regulaciones, directivas y guías nacionales e internacionales que tratan de favorecer la gestión responsable del final del ciclo de vidade los productos que contienen cobre como por ejemplo electrodomésticos, teléfonos y vehículos.41 En la Unión Europea, la directiva 2002/96/CE sobre residuos de aparatos eléctricos y electrónicos (RAEE, o WEEE del inglés Waste Electrical and Electronic Equipment) propicia una
  • 55. política de minimización de desperdicios, que incluye una obligatoria y drástica reducción de los desechos industriales y domiciliarios, e incentivos para los productores que producen menos residuos.105 El objetivo de esta iniciativa era reciclar 4 kilos por habitante al año a fines de 2006. Un ejemplo de reciclaje masivo de cobre lo constituyó la sustitución de las monedas nacionales de doce países europeos por el euro en 2002, el cambio monetario más grande de la historia. Se eliminaron de la circulación unas 260.000 toneladas de monedas, conteniendo aproximadamente 147.496 toneladas de cobre, que fueron fundidas y recicladas para su uso en una amplia gama de productos, desde nuevas monedas hasta diferentes productos industriales.104 Producción y comercio[editar] Producción minera[editar] Producción minera de cobre en 2012.106 Evolución de la producción mundial de cobre. La producción mundial de cobre durante el 2014 alcanzó un total de 18.7 millones de toneladas métricas de cobre fino. El principal país productor es Chile, con casi un tercio del total, seguido por China y Perú:
  • 56. Rango Estado Producción en 2014 (en mill. ton/año) 1 Chile 5800 2 Perú 2740 3 China 1620 4 Estados Unidos 1370 5 República Democrática del Congo 1100 De entre las diez mayores minas de cobre del mundo, cinco se encuentran en Chile (Escondida, Codelco Norte, Collahuasi, El Teniente y Los Pelambres), dos en Indonesia, una en Estados Unidos, una en Rusia y otra en Perú (Antamina).41 Véase también: Países productores de cobre Reservas[editar] De acuerdo a información entregada en el informe anual del United States Geological Survey (USGS), las estimaciones señalan que las reservas conocidas de cobre en el 2011 a nivel mundial alcanzarían 690 millones de toneladas métricas de cobre fino. Y según las estimaciones de USGS, en Chile existirían del orden de 190 millones de toneladas económicamente explotables, equivalentes al 28 % del total de reservas mundiales del mineral; seguido de Perú con 90 millones de toneladas económicamente explotables, equivalentes al 13 % del total de reservas mundiales del mineral:107 Rango Estado Reservas Mundiales de cobre en 2011 (en millones de toneladas) Porcentaje del total (aprox.)
  • 57. 1 Chile 190 28 % 2 Perú 90 13 % 3 Australia 86 12 % 4 México 38 6 % 5 Estados Unidos 35 5 % 6 China 30 4 % 7 Rusia 30 4 % 8 Indonesia 28 4 % 9 Polonia 26 4 % 10 República Democrática del Congo 20 3 % 11 Zambia 20 3 % 12 Canadá 7 1 % 13 Kazajistán 7 1 % Comercio y consumo[editar] El cobre es el tercer metal más utilizado en el mundo, por detrás del hierro y el aluminio.108 Existe un importante comercio mundial de cobre que mueve unos 30.000 millones de dólares anuales.109
  • 58. Los tres principales mercados de cobre son el LME de Londres, el COMEX de Nueva York y la Bolsa de Metales de Shanghái. Estos mercados fijan diariamente el precio del cobre y de los contratos de futuros sobre el metal.109 El precio de suele expresar en dólares / libra y en la última década ha oscilado entre los 0,65 $/lb de finales de 2001 y los más de 4,00 $/lb alcanzados en 2006 y en 2008.110 El fuerte encarecimiento del cobre desde 2004, debido principalmente al aumento de la demanda de China y otras economías emergentes,111 ha provocado una oleada de robos de objetos de cobre (sobre todo cables) en todo el mundo, con los consiguientes riesgos para la infraestructura eléctrica.112113114115 Rango Estado Consumo de cobre refinado ( en mill. ton/año ) 1 Unión Europea 4,32 2 China 3,67 3 Estados Unidos 2,13 4 Japón 1,28 5 Corea del Sur 0,81 6 Rusia 0,68 7 Taiwán 0,64 8 India 0,44 9 Brasil 0,34