“Año de la Diversificación Productiva y del Fortalecimiento de la Educación”

UNIVERSIDAD NACIONAL SANTIAGO ANTÚNEZ DE MAYOLO

Facultad de Ingeniería de Industrias Alimentarias

Escuela de Ingeniería Industrial

“Industria del Fosforo”

ASIGNATURA: Química Industrial Inorgánica.

DOCENTE: RAMIREZ GUZMAN, Miguel Angel.

DISCENTES: TORRES CHAVEZ, Pamela

CICLO: III

Huaraz - 2015

INDICE

Introducción 3Objetivos 4De la industria escogida:

Descripción 5 Proceso de fabricación

10 Descripción de los equipos más importantes

del proceso 13

Flowsheet con parámetros usados17

Conclusiones18

Recomendaciones 19

Webgrafía20

INTRODUCCION

El fósforo lo descubrió por primera vez, en 1669, el alquimista alemán, nacido en Hamburgo, Henning Brandt. El método de obtención partía de grandes cantidades de orines dejados descomponer durante largo tiempo. Después se destilaban, condensándose los vapores en agua. Se obtenía así un producto blando que en la oscuridad irradiaba luz.Este extraño fenómeno causó la lógica sensación allí donde se mostraba. Fue, por tanto, el primer elemento aislado a partir de un material biológico.En 1833 la sociedad occidental descubrió lo fácil que era producir una llama utilizando cerillas de fósforo blanco. Sin embargo, cientos de mujeres que trabajaban en las fábricas de cerillas murieron debido a la extrema toxicidad del fósforo blanco.Su nombre deriva de las palabras griegas phos (luz) y phorus (portador); el fósforo es el portador de luz.El interior de una lámpara fluorescente, por ejemplo, está recubierto con fósforo, sustancia química que absorbe la luz ultravioleta invisible y emite luz visible.

OBJETIVOS

Hay varias formas alotrópicas del fósforo, pero sólo el fósforo blanco (P4) y el fósforo rojo tienen importancia.

P4 Es un sólido blanco (p.f. 44.2°C), insoluble en agua, pero bastante soluble en disulfuro de carbono (CS2) y en cloroformo (CHCl3).

El fósforo blanco es una sustancia muy tóxica. Estalla en llamas espontáneamente cuando se expone al aire. P4(s) + 5O2(g) P4O10(s)

Se cree que la alta reactividad del fósforo blanco proviene de la tensión en la molécula P4 los enlaces P-P están comprimidos en la estructura tetraédrica.

En alguna época, el fósforo blanco se usó en la fabricación de cerillas, pero debido a su alta toxicidad se ha sustituido por el trisulfuro de tetrafósforo.

Cuando se calienta en ausencia de aire, a 300°C aproximadamente, el fósforo blanco se transforma con lentitud en fósforo rojo: nP4( fósforo blanco) (P4)n ( fósforo rojo )

El fósforo se encuentra en la naturaleza como rocas fosfóricas, que son fundamentalmente orto fosfato de tricalcio, Ca3(PO4)2 y fluoroapatito, Ca5(PO4)3F .

El fósforo se encuentra en la naturaleza como rocas fosfóricas, que son fundamentalmente orto fosfato de tricalcio, Ca3(PO4)2 y fluoroapatito, Ca5(PO4)3F .

Conocer y aprender las diferentes formas alotrópicas del fósforo (como el fósforo blanco (P4) y el fósforo rojo).

Señalar y aprender las diferentes estructura, composición y propiedades del fosforo.

Comprender la importancia y uso del fosforo.

Señalar el proceso de obtención del fosforo (industria).

DE LA IDUSTRIA ESCOGIDA:DESCRIPCIÓN:FOSFORO BLANCOEl fósforo blanco es un alótropo común del elemento químico fósforo que ha tenido un uso militar extenso como agente incendiario,1 agente para crear pantallas de humo y como componente flamígero antipersonal capaz de causar quemaduras graves.2 Su fórmula molecular es P4. Está considerada como una arma química por muchas personas y organizaciones. En jerga militar se le refiere como "WP" (White phosphorus); y durante la Guerra de Vietnam tenía como alias "Willy Pete" o "Willy Peter".

Se caracteriza por una estructura tetraédrica, P4 y por ser, de los cuatro alótropos sólidos, el más reactivo, volátil, tóxico. El fósforo blanco brilla de color verdoso en la oscuridad (cuando se expone al oxígeno) y es altamente inflamable y pirofórico (encendido automático) al contactar con el aire.

Debido a su piroforicidad, este alótropo se guarda en agua ya que es muy poco soluble en este disolvente. En cambio, es soluble en otros disolventes como benceno, aceites, disulfuro de carbono, y dicloruro de disulfuro.

El fósforo blanco se transforma gradualmente en fósforo rojo y en consecuencia parece amarillo. Por esta razón, también recibe el nombre de fósforo amarillo. Esta transformación se acelera por la luz y el calor.

FOSFORO ROJOEl fósforo rojo es una de las formas alotrópicas del fósforo elemental. Se trata de una sustancia amorfa, de color rojizo, poco soluble en agua y disolventes orgánicos habituales. Contrariamente al fósforo blanco, no es soluble en disulfuro de carbono y no es tóxico.

Es una sustancia amorfa, de estructura polimérica que tras un calentamiento adicional se cristaliza. Es mucho más estable que el fósforo blanco. No se inflama espontáneamente  en el aire, a temperatura ambiente, siempre y cuando el material no este finamente dividido.  El fósforo rojo se incendia a 300ºC. En cambio, el blanco a 30ºC. El rojo es poco sobluble en agua y disolventes habituales. Contrariamente al fósforo blanco, no es soluble en disulfuro de carbono y no es tóxico.

Se considera el fósforo rojo como una forma alotrópica intermedia entre el fósforo blanco y el violeta. Después de calentar o de un almacenamiento prolongado, el color rojo de este se oscurece. Si se calienta en presencia de humedad, se crea fosfina que altamente inflamable y tóxico.

FOSFORO NEGROEl fósforo negro fue preparado por primera vez por P. W. Bridgman al tratar el fósforo blanco a elevadas presiones (13.000 kg/cm³) a 200 °C. Es la forma más estable; es conductor de la electricidad. El fósforo en estado de vapor presenta moléculas tragicómicas P4, con una estructura tetraédrica. La estructura consta de capas dobles, en donde cada átomo de P se encuentra enlazado con 3 vecinos. La distancia entre los átomos de P de la misma capa es de 2.33 Å, mientras que la distancia entre los átomos de P de capas sucesivas es de 3.59 Å.Por encima de 1000 °C se encuentra ya parcialmente disociado en moléculas diatómicas. El fósforo en estado líquido se obtiene tanto como por condensación del vapor como por fusión de cualquiera de sus formas sólidas. El fósforo negro tiene un gran potencial como semiconductor para aplicaciones electrónicas. Aunque ya se han encontrado otros nanomateriales con propiedades similares como el grafeno blanco. El fósforo negro es un equivalente casi idéntico al grafeno y un candidato excelente para dar vida a una nueva era de componentes electrónicos. Como el grafeno, su mayor problema es lograr procesar la materia prima para obtener láminas a escala.Es la forma menos reactiva y la més estable termodinámicamente hablando a temperatura ambiente y presión. Se obtiene por calentamiento de fósforo blanco bajo presiones altas (12.000 atmósferas). Aunque también se puede producir en condiciones ambientales con una sal metálica como catalizador. En apariencia las propiedades y la estructura es como la del grafito. Igual que el grafito, el fósforo negro se puede deslaminar dando lugar al fosforeno, un material parecido al grafeno con excelentes propiedades de transporte de cargas (electrones), eléctricas.

FOSFORO VIOLETA

En 1865 Johann Wilhelm Hittorf descubrió el fósforo violeta al calentar fósforo rojo en un tubo sellado a 530ºC. Por esta razón también recibe el nombre de Fósforo de Hittorf. Como el fósforo rojo, es polimérico. No se enciende en el aire hasta que se calienta a 300ºC y es insoluble en todos los disolventes.

No es atacado por alcalinos y solo reacciona lentamente con halógenos. Si se calienta en una atmósfera de gas inerte (nitrógeno, dióxido de carbono) se sulima y el vapor se condensa como fósforo blanco pero si se calienta en el vacío, el vapor condensado es fósforo violeta. La estructura de sus cristales es romboedral o monoclínica.

NUEVO FÓSFORO: FÓSFORO AZUL

Recientemente mediante modelos computacionales, Zhen Zhu y David Tomanek  de la Universidad del Estado de Michigan, EEUU predijeron la existencia de otra forma alotrópica hasta desconocida, el fósforo azul. Comparte la estructura en capas y una gran estabilidad con el fósforo negro. Los dos son alótropos hexagonales de fósforo hechos de capas apiladas 2D. Sin embargo una sola capa de fósforo azul es más similar a la de grafeno. Si nos fijamos en la visión lateral de una capa de fósforo azul tiene forma de zig-zag, en cambio, la del fósforo negro, de sillón. Por lo que el fósforo azul es ligeramente más plano.

A diferencia del grafito y el fósforo negro, el fósforo azul muestra una amplia banda prohibida (más de 2 eV) y se debe exfoliar fácilmente para formar estructuras cuasi-2D apropiadas para aplicaciones electrónicas.

Los investigadores sugieren que el fósforo azul se podría sintetizar por deposición de vapor líquido (CVD) sobre un sustrato con simetría hexagonal, o mediante el depósito de sobre un sustrato escalonado. En el dibujo de abajo podéis ver un esquema de la conversión del fósforo negro al fósforo azul

PROCESO DE FABRICACIÓN

Plantaciones Cosechas Patio de Recepción

Carguío Dimensionar Madera Dimensionada

Debobinado Rollos Maquina Picadora

Palitos con Fosfato de Amonio Cajitas Seleccionadora de

Palitos

Encabezado Estándares de Calidad

Cajitas

Ensamble Etiquetas Producto Final

DESCRIPCIÓN DE LOS EQUIPOS MÁS IMPORTANTES DEL PROCESO

Pallets Despacho

MOTOSIERRA: La motosierra es una herramienta eléctrica, que posee una cadena que une a un conjunto de dientes de sierra y se utiliza para cortar troncos, talar árboles o para podar arbustos. Dada su gran capacidad y comodidad, se utiliza en reemplazo de otras herramientas, como el hacha y el tronzador.

Las motosierras pueden ser eléctricas o de motor de gasolina. Las primeras, se utilizan para podar arbustos o para trabajos de jardinería ya que tienen menor potencia; mientras que las segundas, poseen mayor intensidad, por lo cual se utilizan para trabajos más pesados y requieren de un mayor mantenimiento.

Aplicaciones de la motosierra:

Industria maderera Sector agroindustrial Jardinería

CARGADOR DE HORQUILLAS PARA TRONCOS: Las horquillas para troncos y madera usan dientes planos de horquilla y una parte trasera levantada. La gran abrazadera superior se cierra entre los dientes para levantar y mover troncos individuales, mientras sigue

manteniendo la capacidad de mover cargas completas. El diseño de bastidor curvado promueve una acción de giro de los troncos para cargarlos y descargarlos sin problemas. La estructura es duradera y está fabricada para manipular cargas pesadas. La abrazadera superior está fabricada para obtener rigidez y durabilidad.

DESCORTEZADORA: El aparato sirve no solo para descortezar arboles sino quitarles las ramas también y evita dañar la madera por debajo de la corteza en caso de troncos húmedos a la vez que admite más de un tronco simultáneamente. El método se refiere a parámetros operativos para conseguir un funcionamiento eficaz del aparato.

MAQUINA DE SIERRA CIRCULAR: Estas herramientas están constituidas por grandes discos metálicos dentados que se movilizan mediante el uso de grandes motores. La sierra permanece fija, y las piezas de madera de gran tamaño son movilizadas mediante el uso una

cinta transportadora. Este método es utilizado para cortar largas tablas, incluso a partir de troncos enteros.

REBOBINADORA: Como su nombre lo indica, la máquina rebobinadora se utiliza para el despegado, corte y rebobinado de los troncos. Esta rebobinadora incorpora el sistema PLC para el control de la computadora central, la interfaz de usuario, el controlador de velocidad de frecuencia variable, el dispositivo automático de control de tensión y el rebobinador de eje central.

Este equipo de rebobinado goza de una amplia aceptación debido a las siguientes características:

1. La máquina de rebobinado emplea el sistema hidráulico para la carga y descarga del material.2. Este producto cuenta además con las funciones de rectificación, desviación, conteo, aceleración y desaceleración automáticos.3. La máquina de corte y rebobinado tiene una apariencia estética, una estructura compacta, alta automatización, y una operación conveniente.4. Esta máquina es la mejor opción para las tareas de despegado, corte en tiras y rebobinado.

FLOWSHEET CON PARÁMETROS USADOS

CONCLUSIONES En conclusión el fósforo se encuentra en la naturaleza como rocas

fosfóricas, se puede obtener por calentamiento de fosfato de calcio con coque y arena silícea y se conserva bajo agua.

El fosforo es de gran importancia debido a su uso por las personas en la vida cotidiana (fuego de manera instantánea).

A partir de esto, podemos saber cómo se llega a crear un simple palito que llega hacer parte fundamental de la vida cotidiana que ayuda a miles de personas en la cocina, para prender velas, estufas, etc.

RECOMENDACIONES Se debe conocer a profundidad cada una de las propiedades,

composición, etc. del fosforo, debido a la alta reactividad del fosforo que genera una alta toxicidad.

WEBGRAFÍA http://www.profesorenlinea.cl/Quimica/Fosforo.htm https://es.wikipedia.org/?title=F%C3%B3sforo_(utensilio) http://www.uclm.es/profesorado/afantinolo/docencia/inorganica/

tema8/Trans_T8IQ.pdf http://tablaperiodica.educaplus.org/ https://espanol.answers.yahoo.com/question/index?

qid=20060629210538AAtCplG http://greco.fmc.cie.uva.es/mineralogia/contenido/

clases_miner7_4.html http://www.taringa.net/posts/info/1314350/Historia-usos-y-

fabricacion-de-los-fosforos.html http://www.fosforos.cl/proceso.png http://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-

electricas-y-accesorios/motosierra http://latinamerica.cat.com/cda/layout?m=284604&x=11 http://www.espatentes.com/pdf/2011915_a6.pdf http://www.demaquinasyherramientas.com/herramientas-

electricas-y-accesorios/sierras-circulares-para-madera http://www.witymachinery.es/1-8-3-peeling-rewinding-

machine.html