Introduccion a la Metalurgia Estractiva.docx

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Página 1
1. PROGRAMA DE LA ASIGNATURA
CARRERA INGENIERÍA DE EJECUCION EN METALURGIA
ASIGNATURA INTRODUCCIÓN A LA INGENIERIA METALURGICA
CÓDIGO 1356 TIPO Ciencia de la
Ingeniería
T: 4 E: 0 L: 1
REQUISITOS Introducción a la Ingeniería (10125)
DICTA DEPARTAMENTO Metalurgia
AÑO-SEMESTRE-NIVEL 1-2-2 CATEGORIA Obligatorio
HORAS PRESENCIALES A LA SEMANA 5
PERFIL DE PROFESOR
VERSION 31/05/2013 RESOLUCIÓN FACULTAD DE INGENIERÍA
PROFESOR
2. DESCRIPCIÓN DE LA ASIGNATURA
Asignatura fundamentalmente descriptiva que tiene como propósito situar al estudiante en
el campo de la Ingeniería Metalúrgica, entregando los conocimientos básicos para que
adquiera el vocabulario fundamental y conozca las operaciones y los procesos típicos de la
ingeniería metalúrgica en un contexto global.
3. OBJETIVOS DE APRENDIZAJE
3.1ASOCIADOS AL PERFIL DE EGRESO
A nivel inicial, la asignatura contribuye a
1. Capacidad para comunicarse efectivamente en español de forma oral, escrita y
simbólica.
2. Comprensión de la responsabilidad profesional, social y ética en todo contexto en que
se desenvuelve.
3.2ASOCIADOS A LA ASIGNATURA
Objetivo General:
Al término de la asignatura el alumno debe ser capaz de identificar y describir las distintas
áreas de la ingeniería metalúrgica, su historia, sus alcances, limitaciones y sus
posibilidades futuras.
Objetivos Específicos:
Al término del curso, los alumnos serán capaces de:
1. Identificar su departamento académico y su quehacer en la Ingeniería
2. Describir la potencialidad y áreas que ocupa el campo de la Metalurgia;
3. Identificar, a nivel básico, las diferentes etapas que conforman las áreas de las

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Metalurgia Extractiva y Ciencia de los Materiales, como son Concentración de
Minerales, Siderurgia, Comportamiento Mecánico de Metales y Tratamientos
Térmicos, entre otros.
4. Impacto ambiental y Energético de las actividades industriales relacionadas a la
Industria Metalúrgica
4. UNIDADES CONTENIDOS
UNIDAD TÍTULO Nº DE HORAS
PEDAGÓGICAS
1 Introducción : Ingeniería, Metalurgia, Metales, Átomos,
Electrones
06
2 Formación y Explotación de Recursos 06
3 Procesamiento de minerales 08
4 Metalurgia Extractiva del cobre 12
5 Siderurgia 07
6 Introducción a la Ciencia de los Materiales 05
7 Solidificación y Fundición 04
8 Diagramas de Equilibrio de Fases 04
9 Comportamiento Mecánico de los Metales y sus
Aleaciones
05
10 Tratamientos Térmicos 05
11 Pulvimetalurgia, Soldadura y Corrosión 06
Total Teoría 68
Total Laboratorio 17
TOTAL 17 Semanas 85
Total No Presencial 35
5. CONTENIDOS DE LAS UNIDADES TEMÁTICAS
1. UNIDAD TEMÁTICA UNO: INTRODUCCIÓN: INGENIERÍA, METALURGIA,
METALES, ATOMOS, ELECTRONES.
CAPACIDADES A DESARROLLAR
1. Identificar la importancia histórica de los metales.
2. Identificar la importancia histórica de la Ingeniería.
3. Describir cómo el hombre hace uso de los metales.
4. Identificar métodos, nombres, composición química y forma de obtener metales.
5. Comprender la importancia del Hierro y el Cobre en el desarrollo del país.
6. Identificar conceptos básicos de cómo están constituidos los metales.
7. Relacionar los enlaces atómicos con las propiedades.

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CONTENIDOS Hrs
presenciales
1.1 El arte y la ciencia de la ingeniería. El arte y
la ciencia de los metales. Metalurgia
Química; Metalurgia Mecánica; Metalurgia
Física.
1,0
1.2 Ingeniería Metalúrgica; Preparación de
Minerales; Metalurgia de Procesos;
Procesamiento de Metales.
1,0
1.3 Electrones, átomos, metales y aleaciones: el
estado metálico; tipos de enlaces;
estructura cristalina; empaquetamientos
atómicos; defectos cristalinos; propiedades
físicas y estructurales asociadas con el tipo
de enlace atómico.
3,0
1.4 Metales y aleaciones más utilizadas en
Ingeniería. Importancia de los metales hierro
y cobre
1,0
TÓPICOS A SER EVALUADOS
- Identificación y determinación de los hitos históricos de los metales en la
evolución de la sociedad.
- Identificación de procesos en metalurgia
- Determinación de los usos de los metales y/o materiales por la sociedad.
- Estructuras cristalinas y propiedades de los metales y aleaciones.
2. UNIDAD TEMÁTICA DOS: FORMACIÓN Y EXPLOTACIÓN DE RECURSOS.
1. Definir y explicar la formación de los elementos químicos de la Tierra durante la
creación del Universo.
2. Identificar y explicar la formación de los recursos minerales de nuestro país.
3. Describir y explicar la exploración y evaluación de los recursos minerales.
4. Describir y explicar los métodos de explotación minero.
CONTENIDOS Hrs
presenciales
2.1 Formación de los elementos químicos de
la Tierra durante la creación del Universo.
1
2,2 Dinámica de la Tierra en la formación de
los recursos minerales
1
2.3 Recursos minerales en Chile. 1

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2.4 Exploración de los recursos minerales. 1
2.5 Evaluación de recursos minerales 1
2.6 Métodos de explotar los recursos
minerales
1
- Identificación y determinación de los procesos que dieron origen a la formación
de los elementos químicos de la Tierra durante la creación del Universo.
- Identificación y descripción de la formación de los recursos minerales.
- Identificación y descripción los métodos de exploración y explotación de recursos
minerales.
3. UNIDAD TEMÁTICA TRES: PROCESAMIENTO DE MINERALES.
CAPACIDADES A DESARROLLAR:
1. Señalar y describir los aspectos básicos del chancado y molienda.
2. Señalar y describir los aspectos básicos de la concentración de minerales.
3. Identificar los diagramas de flujo típicos.
4. Señalar las vulnerabilidades ambientales y energéticas de las alternativas
tecnológicas más usuales.
CONTENIDOS
Hrs
presenciales
3.1 Mineralogía 1
3.2 Proceso de chancado 2
3.3 Proceso de Molienda 2
3.4 Procesos de concentración 2
3.5 Aspectos económicos y ambientales 1
- Identificación de los aspectos básicos del chancado y molienda.
- Identificación de los aspectos básicos de la concentración de minerales.
- Distinción y reconocimiento de los aspectos económicos y ambientales críticos.
4. UNIDAD TEMATICA CUATRO: METALURGIA EXTRACTIVA DEL COBRE.

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1. Señalar y describir los aspectos básicos de la Pirometalurgia.
2. Señalar y describir los aspectos básicos de la Hidrometalurgia
3. Señalar y describir los aspectos básicos de la Electrometalurgia
4. Identificar los diagramas de flujo típicos.
CONTENIDOS Hrs
Presenciales
4.1 Pirometalurgia del cobre; Fusión
de concentrados; Conversión y
Refino a Fuego; Aspectos
Ambientales de la Pirometalurgia
6
4.2 Hidrometalurgia del cobre;
Lixiviación, Extracción por
solvente; Aspectos Ambientales
de la Hidrometalurgia
4
4.3 Electrometalurgia de cobre:
Electro refinación, Electro
obtención
2
- Identificación de los aspectos básicos de la Pirometalurgia, Hidrometalurgia y
Electrometalurgia
- Reconocimiento y distinción de los aspectos técnicos involucrados.
- Identificación de los aspectos económicos, energéticos y ambientales críticos de
las alternativas tecnológicas analizadas.
5. UNIDAD TEMATICA CINCO: SIDERURGIA.
1. Describir y señalar los aspectos básicos de los procesos de reducción.
2. Describir y señalar los aspectos básicos de los procesos de fabricación de acero.
CONTENIDOS Hrs
Presenciales
5.1 Reducción en el Alto Horno. 3
5.2 Fabricación de acero: a partir de 3

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chatarra, a partir de arrabio.
5.3 Aspectos Ambientales en
Siderurgia
1
- Identificación de los aspectos básicos de la reducción.
- Identificación de los aspectos básicos de la fabricación de acero.
- Identificación de los aspectos económicos, energéticos y ambientales críticos de
las alternativas tecnológicas analizadas.
6. UNIDAD TEMATICA SEIS: INTRODUCCIÓN A LA CIENCIA DE LOS
MATERIALES.
1. Listar los principales procesos para obtener productos metálicos.
2. Identificar y diferenciar estructuras de metales puros y de aleaciones.
3. Identificar el comportamiento de los materiales y en especial la de los metales y
sus aleaciones
4. Relacionar las propiedades con la estructura, composición química e historia del
material.
CONTENIDOS Hrs
Presenciales
6.1 Metalurgia Adaptiva: Procesos o
tecnologías para obtener
productos metálicos.
1,0
6.2 Sólidos cristalinos: redes,
celdillas unitarias, número de
coordinación, factor de
empaquetamiento atómico.
Sistemas cúbicos: simple,
centrado en el cuerpo y centrado
en las caras. Sistemas
hexagonales: simple y compacto.
Polimorfismo, puntos críticos del
Fe
2,0
6.3 Defectos cristalinos y su
importancia en las propiedades
de los metales y aleaciones:
puntuales, lineales, de superficie,
1,0

Página 7
de volumen.
6.4 Relación entre propiedades y
microestructura.
1,0
- Procesos industriales para obtener productos por: fundición, conformado
plástico, metalurgia de polvos metálicos, soldadura, maquinado. Aspectos
básicos de la estructura de los metales y aleaciones.
- Estructuras cristalinas de aleaciones ferrosas y no ferrosas
7. UNIDAD TEMATICA SIETE: SOLIDIFICACION Y FUNDICIÓN.
1. Entender cómo se produce la transformación desde el estado líquido hasta el
estado sólido de metales y aleaciones.
2. Utilizar un vocabulario técnico de los procesos y materias primas para producir
piezas coladas.
3. Describir procesos de fundición de piezas.
CONTENIDOS Hrs
Presenciales
7.1 Modelo atómico de los estados
de la materia. Crecimiento
dendrítico de los cristales
metálicos. Estructura granular.
Estructura de lingotes.
1,0
7.3 Defectos de solidificación.
Segregaciones. Solidificación de
lingotes de acero.
0,5
7.4 Procesos de colada, continua, al
vacío. Fundición de piezas.
Moldeo en arena, en molde
permanente; fundición
centrífuga; moldeo de precisión.
Hornos para fundición.
2,5

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- Identificación de curvas de enfriamiento de metales y aleaciones.
- Efecto de la velocidad de enfriamiento y de agentes nucleantes en el tamaño de
grano de estructuras de colada.
- Descripción de defectos de solidificación.
- Reconocimiento de distintos procesos de fundición.
8. UNIDAD TEMATICA OCHO: DIAGRAMAS DE EQUILIBRIO DE FASES.
1. Identificar diferentes diagramas binarios de aleaciones ferrosas y no ferrosas.
2. Identificar la información que entrega un diagrama y aplicarla.
3. Describir estructuras metalográficas, en base a la información de un diagrama.
CONTENIDOS Hrs
Presenciales
8.1 Fases; soluciones sólidas;
compuestos intermetálicos;
microconstituyentes; regla de las
fases.
0,5
8.2 Construcción de diagramas de
equilibrio binarios de solubilidad
total y eutéctico mediante análisis
térmico: Sistemas Ni-Cu y Sn-Bi.
1,5
8.3 Cantidades relativas de fases:
Regla de la palanca.
0,5
8.4 Diagrama de equilibrio Fe-C.
Clasificación de Aceros y
fundiciones.
1,5
- Curvas de enfriamiento: de metales puros, soluciones sólidas, eutécticas,
eutectoides.
- Uso de los diagramas para conocer el comportamiento de las aleaciones desde
su estado líquido hasta temperatura ambiente.
9. UNIDAD TEMATICA NUEVE: COMPORTAMIENTO MECANICO DE LOS
METALES Y SUS ALEACIONES.

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1. Utilizar un vocabulario técnico, para designar las propiedades mecánicas de los
metales.
2. Describir los ensayos que permitan determinar las principales propiedades.
3. Relacionar los mecanismos de deformación con las propiedades.
4. Reconocer un conjunto de procesos para obtener formas por aplicación de
esfuerzos a partir de una masa metálica.
5. Describir algunas operaciones de conformado.
CONTENIDOS Hrs
Presenciales
9.1 Ensayos de: tracción, dureza,
resistencia al impacto, de fatiga.
2,0
9.2 Mecanismo atómico de la
deformación. Fractura de
metales.
0,5
9.3 Endurecimiento por trabajo en
frío y recocido.
0,5
9.5 Efecto de la temperatura en los
procesos de conformado.
0,5
9.6 Operaciones de conformado
típicas.
1,5
- Ensayos mecánicos efectuados a materiales blandos, duros y tenaces.
- Relacionar los resultados de los ensayos con las cifras obtenidas y su
estructura.
- Morfología que presentan las fracturas de diferentes metales.
- Tipo de piezas mecánicas que se fabrican por conformado.
- Calidad y propiedades de los materiales que se utilizan para realizar las
distintas operaciones de conformado.
10. UNIDAD TEMATICA DIEZ: TRATAMIENTOS TERMICOS.
1. Describir los efectos que sobre las propiedades mecánicas, producen los
tratamientos térmicos.
2. Identificar y definir los tratamientos térmicos más importantes.
3. Relacionar los cambios de estructuras con las propiedades.
CONTENIDOS Hrs

Página 10
Presenciales
10.1 Clasificación de los Tratamientos
Térmicos.
0,5
10.2 Estudio de los tratamientos de:
recocido, normalizado, temple, y
temple y revenido de aceros al
carbono. Transformaciones
perlítica y martensítica.
Morfología y propiedades de los
distintos microconstituyentes.
3,0
10.3 Cementación y nitruración. 0,5
10.4 Tratamiento térmico de
precipitación en aleaciones de
aluminio.
1,0
- Influencia de la temperatura de calentamiento y velocidad de enfriamiento sobre
los microconstituyentes y propiedades.
- Medios usados para el calentamiento y enfriamiento.
- Precauciones durante el calentamiento, mantención y enfriamiento.
11. UNIDAD TEMATICA ONCE: PULVIMETALURGIA, SOLDADURA Y
CORROSION.
1. Señalar y describir los aspectos básicos de la pulvimetalurgia.
2. Elegir métodos de fabricación cuando las propiedades a obtener o las
temperaturas de fusión de los metales son muy diferentes.
3. Identificar la importancia industrial en la unión de metales como técnica en la
fabricación de piezas mecánicas o de grandes construcciones.
4. Identificar que el proceso de soldadura envuelve distintos aspectos metalúrgicos
5. Entender que la corrosión es un problema muy serio para la industria, por el daño
técnico y económico que produce.
6. Identificar medios para controlar y proteger a los metales de su destrucción
CONTENIDOS Hrs
Presenciales
11.1 Pulvimetalurgia: Antecedentes y
ventajas; Etapas en un proceso
pulvimetalúrgico; Obtención de
los polvos metálicos;
Limitaciones y aplicaciones.
2,0

Página 11
11.2 Principales procesos de
soldadura; Metalurgia de la
soldadura.
2,0
11.3 Clasificación de los procesos de
corrosión; Principios
electroquímicos; Tipos y métodos
para prevenir la corrosión
2,0
- Diferencias técnicas y económicas de la pulvimetalurgia con otros procesos.
- Métodos para obtener los polvos.
- Zonas características de la estructura durante el proceso de la soldadura.
- Estudio de las variables metalúrgicas: calentamiento, fusión, enfriamiento.
- Relación entre la soldadura y la solidificación
- Diferencia entre oxidación y corrosión.
- Efecto de la corrosión sobre los aceros y recubrimientos adecuados
6. ESTRATEGIAS METODOLOGICAS
Se utilizarán estrategias metodológicas de enseñanza-aprendizaje-evaluación que
fortalezcan el logro de los aprendizajes, para ello se considera lo siguiente:
 Clases teóricas-prácticas interactivas para explicar los fundamentos de la asignatura.
 Análisis de lecturas recomendadas.
 Resolución de ejemplos en clase.
 Tareas y controles de ayudantía.
Mayores detalles sobre las metodologías de enseñanza- aprendizaje, serán entregados
por el profesor al inicio y durante el desarrollo de la asignatura.
7. EVALUACIÓN
Se contempla la realización de al menos 3 pruebas escritas programadas, con las
ponderaciones siguientes:
Eventos evaluativos Contenidos, objetivos y/o
resultados de aprendizaje
a evaluar
Ponderación
%
PEP 1 33,33
PEP 2 33,33
PEP 3 33,34
Mayores detalles sobre las metodologías de evaluación, serán entregados por el profesor
al inicio y durante el desarrollo de la asignatura.
El profesor deberá entregar las pautas claras y los logros de aprendizajes esperados

Página 12
para el curso, por actividad y por evaluación.
8. ASPECTOS ADMINISTRATIVOS
1. Los docentes de la asignatura deberán dar a conocer las pautas claras y los logros de
aprendizajes esperados para el curso, por actividad y por evaluación.
2. El primer día de clase se debe entregar el programa de asignatura a los alumnos.
3. Se recomienda asistencia a todas las clases, pero se deja a la responsabilidad
individual.
4. Es obligatoria la asistencia a las sesiones de laboratorio que complementan el curso.
5. Se considera como normativa el Reglamento general y complementario del régimen
de estudios.
9. FUENTES DE INFORMACIÓN
DIRECTA
1. “Introducción a la Metalurgia”, Dr. Bernd Schulz (Edición Interna USACH)
COMPLEMENTARIA
Presentaciones en Power Point desarrolladas para el curso.
10. RECURSOS ASOCIADOS
Para la realización de la clase se dispondrá de los siguientes recursos:
 Sala de Clases equipada con computador y proyector o televisor.
 Programa detallado de la asignatura por alumno.
 Apuntes del curso en versión electrónica.
 Copias de libros en biblioteca.
 Horario de atención para consultas atendido por los profesores.
 Horario de atención para consultas atendido por el ayudante.

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