Minas, minerales y metales
Propuesta para conocer sobre la actividad minera en Argentina y trabajar sobre las propiedades, los usos y las aplicaciones de algunos metales.
Creado: 3 mayo, 2024 | Actualizado: 6 de mayo, 2024
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Esta propuesta, elaborada en el marco del Día de la Minería*, tiene como propósito identificar distintas minas que se encuentran en el suelo argentino y reconocer las propiedades de los diferentes minerales que de ellas se obtienen, sus transformaciones y aplicaciones. Al mismo tiempo, teniendo en cuenta la perspectiva de la Educación Ambiental Integral, propone reflexionar acerca de las tensiones vinculadas a la temática que se producen en el territorio.
Se espera que las y los docentes promuevan una permanente relación entre las teorías, los modelos científicos y los fenómenos del mundo natural. Esto se considera fundamental para encuadrar los fenómenos observados a partir de las nociones teóricas que se consideren necesarias.
*El Día de la Minería se conmemora en homenaje a la primera “Ley de Fomento Minero”, sancionada en 7 de mayo de 1813 por la Asamblea Constituyente, a partir de la propuesta de la Junta de Gobierno.
Para dar inicio a la propuesta, se propone recorrer los mapas de Argentina que se presentan a continuación, donde se indican algunas de las minas que explotan metales en el país. En los puntos marcados, las y los estudiantes pueden acceder a más información sobre cada una de ellas.
En estos mapas se pueden observar las minas de distintos metales. Se denominan metales ferrosos a aquellos que, en su composición química, contienen hierro. Y no ferrosos a los que no lo contienen. Esta distinción es muy importante en la industria porque va a determinar el uso que se le de a ese mineral.
Actividad 1
En función de los saberes previos sobre los tipos de minerales y su clasificación, se sugiere que las y los estudiantes completen el cuadro colocando cada metal en la columna que corresponda y agregando ejemplos.
Tal como se pudo ver en los mapas presentados, Argentina cuenta con una diversidad de minas de las que se extraen minerales como carbón, litio, oro, entre otros. Una vez conseguidos estos minerales son transportados a centros especializados para su tratamiento y manipulación con la finalidad de obtener objetos diversos como chapas, tubos, joyas, instrumentos quirúrgicos, baterías y muchos más.
La metalurgia es una de las tantas actividades que se desarrollan a partir de la obtención de metales y tiene un papel central en la transformación de minerales en productos metálicos de alto valor agregado.
¿Qué es la metalurgia?
Es el estudio de las técnicas de extracción y utilización de los minerales ferrosos (hierro) y no ferrosos (aluminio, cobre, plomo, estaño y níquel, y sus aleaciones). La palabra estudio originariamente da cuenta de una ciencia, con teorías, principios, técnicas y prácticas específicas. En otras palabras, la metalúrgica toma cada uno de los metales como un problema particular cuya solución depende de sus características físicas y químicas. A modo de ejemplo, si en un determinado lugar del mundo se identifica un yacimiento de hierro, la metalurgia se ocupa de su estudio, de determinar si lo que se encontró es efectivamente hierro, cuál es su calidad y con qué y en qué proporciones se deben hacer las aleaciones para obtener el mejor acero.
Imagen tomada de Pxfue.
En el aula, se sugiere la lectura del siguiente texto donde se comentan algunas curiosidades sobre el hierro, sus primeros usos y aplicaciones.
Hace ya muchísimos años, los seres humanos aprendieron a endurecer algunos metales. Por ejemplo, el hierro endurecido por calentamiento junto con carbón da como resultado el acero, que permitió enormes avances en la construcción y en tantas otras actividades humanas.
La maleabilidad permite que los metales puedan ser aplastados hasta ser convertidos en chapas. En la siguiente imagen se puede observar la forma que adquiere el metal luego de someterlo a altas temperaturas, esta propiedad se llama maleabilidad.
La ductilidad es la propiedad de los metales de poder ser estirados hasta ser convertidos en hilos. En la siguiente foto se observa un alambre de cobre de los que se utilizan para la conducción eléctrica.
Texto tomado de Aljanati, D. y Dicovskiy, E. (2011). Materiales del presente y del futuro, serie Piedra libre para todos. Buenos Aires, Ministerio de Educación de la Nación. Recuperado del Portal Educ.ar en abril de 2024.
Imagen 1 de Mark Fergus, CSIRO, tomada de Wikimedia Commons. Imagen 2 de Maikol Aquino, tomada de Pixabay.
Actividad 2
En esta actividad las y los estudiantes pueden señalar la opción que corresponda según lo que leyeron sobre el uso y las aplicaciones del hierro.
Hasta el momento fue posible leer que los metales se pueden mezclar con carbono para tener mayor dureza y que se modelan en forma de láminas, como es el caso de las chapas de los techos de las casas. Esta propiedad se llama maleabilidad. La forma que tienen los cables se debe a la ductilidad. A continuación, se invita a reflexionar a partir del siguiente interrogante: ¿cómo se llevan adelante estos procesos a grandes escalas (en la industria de los autos, los tubos para las cañerías de petróleo, los caños de las cañerías de gas)? Para comprenderlo, se sugiere leer un fragmento del material titulado “La industria metalmecánica”.
¿Cómo se llevan estas propiedades de los metales a grandes escalas de producción?
La industria metalmecánica aprovecha los productos obtenidos en los procesos metalúrgicos, fabricando piezas y partes específicas en grandes cantidades. Para esto se usan máquinas especiales como la amoladora. Seguramente en algún momento habrás visto a alguien usándola en casa o a una vecina o un vecino de tu barrio.
[…] se entiende por [Industria] Metalmecánica a aquella que se dedica al aprovechamiento de los productos obtenidos en los procesos metalúrgicos para la fabricación de partes, piezas o productos terminados como maquinarias, equipos y herramientas.
La metalmecánica determina qué proceso de fundición se aplicará al hierro del yacimiento encontrado y qué piezas se pueden obtener para, por ejemplo, un motor específico, entonces se dedica a realizar el diseño de los procesos necesarios y óptimos para la obtención de la mejor pieza de ese motor.
Mediante el proceso productivo de la siderurgia es posible obtener productos que se convierten en el insumo de la metalmecánica; como la laminación y la reducción.
- La laminación es un proceso de conservación de masa consistente en pasar el metal, previamente calentado, entre dos cilindros que rotan en sentidos contrarios y separados por un hueco algo menor que el grueso del metal entrante. Esta suele ser la primera etapa del proceso de transformación de materiales fundidos en productos acabados.
El ejemplo más claro de un proceso de laminación es cómo se obtienen las chapas. [...] primero son piezas gruesas que se las va pasando sucesivamente por los “rodillos” que se mencionan anteriormente hasta que quedan finitas y se puede trabajar con ellas según las necesidades.
- El proceso de reducción consiste básicamente en eliminar de una pieza determinadas zonas con el fin de conseguir una forma o acabado prefijado.
Generalmente estos han sido considerados como:
• Procesos con viruta: es el que emplea herramientas de corte como tornos, fresas, sierras, limadoras, taladradoras, brochadoras y amoladoras.
• Procesos sin viruta: tienen como base procedimientos químicos, eléctricos o electroquímicos, o bien mediante focos caloríficos altamente concentrados.
Cuando se fabrican los motores de los automóviles, el pedazo de metal que sale de la fundición está lleno de imperfecciones, asperezas y formas que no corresponden, entonces se lo somete a estos procesos de reducción en tornos, fresas, amoladoras, etc. que le sacan las partes que le sobran y lo dejan a punto para que el operario lo coloque en el lugar que le corresponde y el mecanismo funcione correctamente.
- El proceso de fundición es aquel mediante el cual se producen formas de fusión y vertimiento de materiales, tanto ferrosos como no ferrosos en estado líquido, en una cavidad para que se solidifique en una forma útil.
Como resultado de estos procedimientos pueden obtenerse productos finales o piezas que a través del proceso de unión den como resultado productos finales más elaborados.
Una pieza puede estar construida de un material que se extrae de la naturaleza, y que puede presentar diversas formas. También puede ocurrir que el material con el que está hecha la pieza sea una mezcla de sustancias; es entonces cuando se lo calienta para que se derrita y quede líquido, luego se lo vierte en moldes de arena para que cuando se enfríen queden de la forma deseada. El ejemplo más cotidiano son las barritas de estaño que se utilizan para soldar cables, que se calientan, pasan a estado líquido y luego se enfrían en forma de bolita uniendo o sosteniendo los cables.
Texto tomado del Programa de Educación a Distancia, Nivel Medio Adultos (s/f) La industria metalmecánica. Recuperado del portal Educ.ar en abril de 2024.
Es importante que las y los estudiantes interpreten que la función de una soldadora de estaño o de otro tipo de metales consiste en fundir a altas temperaturas el material para poder unirlo.
Actividad 3
Luego de haber leído el texto presentado anteriormente, proponer a las y los estudiantes que reflexionen y debatan en torno a las siguiente preguntas:
- ¿Qué relación encuentran entre el laminado y la maleabilidad?
- ¿Qué función tendrán los “rodillos” que se mencionan en el texto y que actúan en el laminado?
- ¿Podrían mencionar una acción parecida al laminado que se utiliza en la cocina para cocinar algunas preparaciones? ¿Qué función tiene el rodillo y el metal?
Actividad 4
Se propone que las y los estudiantes conversen en grupo acerca del siguiente interrogante: ¿qué opinan respecto de lo que se gana y se pierde en el proceso de extracción de metales?
Se puede tomar como punto de partida para responder la pregunta la lectura de la siguiente información:
Uno de los problemas más importantes en la extracción y el purificado de los metales es la contaminación del ambiente. Como no es muy común encontrar los metales puros sino que suelen estar mezclados con otros minerales formando parte de rocas, éstas deben ser molidas y tratadas químicamente para extraer el metal. Lamentablemente, muchos de estos tratamientos se hacen con compuestos muy tóxicos y, por lo tanto, peligrosos para la vida.
El proceso de extracción y purificación de los metales es el primer paso de la cadena productiva, y uno de los más controversiales en cuanto a su implicancia ambiental. Sin embargo, cada una de las etapas conlleva sus propias problemáticas.
Uno de los principios de la Educación Ambiental Integral es la interpretación, de manera holística, de los procesos productivos y sus implicancias ambientales en cada etapa. En este caso, las y los docentes pueden mostrar imágenes desordenadas sobre cada eslabón de la cadena de obtención, producción y comercialización de metales, y solicitar a las y los estudiantes que las organicen para visualizar la totalidad del proceso de forma coherente. Una vez que finalicen esta tarea, se les puede solicitar que redacten un texto explicativo para colocar debajo de cada imagen.
Imágenes tomadas de Pixabay.
Actividad final integradora
El litio es un recurso que podría ser vital para el recambio de la matriz energética mundial. Teniendo en cuenta los mapas presentados al inicio de la propuesta, es posible plantear a las y los estudiantes el siguiente interrogante: ¿qué implicancias puede tener esta nueva necesidad mundial para nuestra región? Para aproximar su resolución sugerir que:
- Indaguen sobre las tensiones y las resistencias que se plantean en los territorios argentinos donde se explota el litio.
- Busquen diferentes fuentes para luego realizar una serie de historias de Instagram o Facebook relatando la situación ambiental de ese mineral en la Argentina.
- Consideren los distintos grupos sociales involucrados en la explotación (incluyendo entidades estatales, empresas y comunidades) que podrían tener intereses divergentes en cuanto al acceso y la propiedad de este recurso. Organicen equipos que representen a estos grupos sociales y sostengan un debate sobre sus respectivas posiciones.
- Aborden el tema de la vida útil de las baterías de litio. Se puede orientar a las y los estudiantes para que diseñen una serie de recomendaciones sobre su cuidado. También se podría solicitar que observen las etiquetas de los dispositivos electrónicos que tienen en su casa y mencionen su composición.