hierro (fe)

2011Fundamentos de Ecologa Andrs Gustavo Pieros, Lina Paola Guana, Juan Guerrero, Camila Lozano, Felipe Guerra, Steven Castillo Ardila

[HIERRO (FE)]Un proyecto que busca brindar informacin acerca del hierro, su importancia en la vida moderna desde tiempos antiguos, su obtencin, y su ciclo en los diferentes ecosistemas en los que se encuentra.

Tabla de contenidoDatos ............................................................................................................................................. 2 Datos Bsicos ............................................................................................................................. 2 Datos Especficos - Propiedades Fsicas y Trmicas ..................................................................... 3 Datos Especficos - Abundancia del Hierro .................................................................................. 3 Origen en el Universo ..................................................................................................................... 4 Reacciones Qumicas ...................................................................................................................... 5 Obtencin del Hierro ...................................................................................................................... 6 Lugares ...................................................................................................................................... 6 Reacciones Qumicas .................................................................................................................. 7 Utilidades....................................................................................................................................... 9 En Seres Vivos ............................................................................................................................ 9 Ser Humano ......................................................................................................................... 10 Construccin y Herramientas.................................................................................................... 11 Acero.................................................................................................................................... 11 Siderurgia..................................................................................................................................... 14 Hierro Forjado .......................................................................................................................... 14 Hierro colado o fundido............................................................................................................ 15 Ciclo del Hierro............................................................................................................................. 16 Factores influyentes ................................................................................................................. 16 Ciclo del Hierro en el Suelo ....................................................................................................... 17 Ciclo del Hierro en los Ros u Ocanos ...................................................................................... 18 Metabolismo ............................................................................................................................ 19 Ciclo Biolgico ...................................................................................................................... 21 Bibliografa................................................................................................................................... 23

Fundamentos de Ecologa | Datos

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DatosHierro, de smbolo Fe (del latn Ferrum), es un elemento duro, pesado, metlico, magntico, maleable y de color blanco plateado. Tiene de nmero atmico 26 y es uno de los elementos de transicin del sistema peridico. No se encuentra libre en la naturaleza, solo se encuentra de esta forma en los meteoritos. Fue descubierto en la prehistoria y era utilizado como adorno y para fabricar armas; el objeto ms antiguo, an existente, es un grupo de cuentas oxidadas encontrado en Egipto, y data del 4000 a.C. El trmino arqueolgico edad del hierro se aplica slo al periodo en el que se extiende la utilizacin y el trabajo del hierro. El procesado moderno del hierro no comenz en Europa central hasta la mitad del siglo XIV. El hierro puro tiene una dureza que oscila entre 4 y 5. Es blando, maleable y dctil. Se magnetiza fcilmente a temperatura ordinaria; es difcil magnetizarlo en caliente, y a unos 790 C desaparecen las propiedades magnticas. Tiene un punto de fusin de unos 1.538 C, un punto de ebullicin de 2.750 C y una densidad relativa de 7,86. Su masa atmica es 55,845. El metal existe en tres formas alotrpicas distintas: hierro ordinario o hierro- (hierro-alfa), hierrog (hierro-gamma) y hierro- (hierro-delta). La disposicin interna de los tomos en la red del cristal vara en la transicin de una forma a otra. La transicin de hierro- a hierro-g se produce a unos 910 C, y la transicin de hierro-g a hierro- se produce a unos 1.400 C. Las distintas propiedades fsicas de las formas alotrpicas y la diferencia en la cantidad de carbono admitida por cada una de las formas desempean un papel importante en la formacin, dureza y temple del acero.

Datos BsicosLatn: Ferrum Nmero atmico: 26 Grupo: 8 Dureza: 4-5 Configuracin electrnica: [Ar] 3d6 4s2 Estados de oxidacin: +2 +3 Electronegatividad: 1.83 Radio atmico/pm: 124.1 Densidad Relativa: 7,86 Masa atmica relativa: 55.845 0.002 Periodo: 4


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Datos Especficos - Propiedades Fsicas y TrmicasDensidad (g dm-3): 7874 (293 K) 7035 (m.p.) Volumen molar (m3mol-1): 7.09 (293 K) 7.94 (m.p.) Resistencia elctrica ( cm): 9.71 (20 C) Conductividad trmica (W m-1K-1): 80.2 Punto de fusin (C): 1538 Punto de ebullicin (C): 2750 Calor de fusin (kJ mol-1): 14.9 Calor de vaporizacin (kJ mol-1): 340.2 Calor de atomizacin (kJ mol-1): 413.96

Datos Especficos - Abundancia del HierroCorteza Terrestre Ocanos Atmosfera *ppm Partes Por Milln El Ncleo Terrestre se encuentra formado en un 70 % de Fe 70.700 ppm 0.01 ppm 0 ppm


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Origen en el UniversoPor medio de las lneas de emisin (Forma visual o color que tienen todos los elementos en el espacio cuando se encuentran a temperaturas extremas dentro de la formacin de estrellas, galaxias, nebulosas, y dems objetos interestelares) detectadas en diferentes partes del universo se puede analizar y determinar que el hierro al igual que otros objetos, de menor nmero atmico, se forma a partir de la unin por medio de la fuerza gravitacional extrema, de los ncleos ubicados en el centro de los diferentes cuerpos interestelares, que unen diferentes tomos de diferentes elementos, tambin formados por este proceso, hacindolos cada vez ms pesados. Todo el proceso anterior mencionado comienza uniendo molculas de Hidrogeno (el elemento ms abundante en el universo) y formando Helio, todo este proceso de unin masiva de tomos por la gran fuerza gravitacional, producen todos los elementos hasta llegar al hierro y dems. La fuerza Gravitacional es la parte ms importante del proceso de formacin de cualquier elemento, pero llega tal punto donde los tomos no se pueden unir ms y se estanca la creacin de nuevos elementos mayores a los conocidos. Todo el proceso se realiza por la gravedad producida dentro de los siguientes entornos: Colisin de Estrellas Fuerza Gravitacional extrema en los ncleos Agujeros Negros Presin por Gases

Fundamentos de Ecologa | Origen en el Universo

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Reacciones QumicasQumicamente el hierro es un metal activo. Se combina con los halgenos (flor, cloro, bromo, yodo y stato) y con el azufre, fsforo, carbono y silicio. Desplaza al hidrgeno de la mayora de los cidos dbiles. Arde con oxgeno formando tetrxido trifrrico (xido ferroso frrico), Fe3O4. Expuesto al aire hmedo, se corroe formando xido de hierro hidratado, una sustancia pardorojiza, escamosa, conocida comnmente como orn o herrumbre. La formacin de orn es un fenmeno electroqumico en el cual las impurezas presentes en el hierro interactan elctricamente con el hierro metal. Se establece una pequea corriente en la que el agua de la atmsfera proporciona una disolucin electroltica. El agua y los electrlitos solubles aceleran la reaccin. En este proceso, el hierro metlico se descompone y reacciona con el oxgeno del aire para formar el orn. La reaccin es ms rpida en aquellos lugares donde se acumula el orn, y la superficie del metal acaba agujerendose. Al sumergir hierro en cido ntrico concentrado, se forma una capa de xido que lo hace pasivo, es decir, no reactivo qumicamente con cidos u otras sustancias. La capa de xido protectora se rompe fcilmente golpeando o sacudiendo el metal, que vuelve as a ser activo.

Fundamentos de Ecologa | Reacciones Qumicas

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Obtencin del HierroLa obtencin de hierro se hace a partir de la reduccin de los xidos que se lleva a cabo en un horno (Horno Alto Imagen 1). En l se aaden los minerales de hierro en presencia de coque y carbonato de calcio, CaCO3, que acta como escorificante. En pocas palabras el proceso se puede plantear de la siguiente manera: 1. Los xidos se reducen con carbono 2. En un Horno alto (Imagen 1) aadiendo coque (combustible), y carbonato de calcio CaCO3 3. Cuando se realizan todas las reacciones qumicas se produce Escoria (Mezcla de xidos) y Arrabio (Hierro Fundido con impurezas) 4. El Arrabio se somete a un proceso de afino en hornos llamados convertidores

Imagen 1

LugaresEl hierro es el metal de transicin ms abundante en la corteza terrestre, tambin existe en el Universo, habindose encontrado meteoritos que lo contienen. Es el principal metal que compone el ncleo de la Tierra hasta con un 70%. A pesar de lo anterior el hierro slo existe en estado libre en unas pocas localidades, en concreto al oeste de Groenlandia. Tambin se encuentra en los meteoritos, normalmente aleado con nquel.

Fundamentos de Ecologa | Obtencin del Hierro

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En forma de compuestos qumicos, est distribuido por todo el mundo, y ocupa el cuarto lugar en abundancia entre los elementos de la corteza terrestre; despus del aluminio, el ms abundante de todos los metales. El principal mineral de hierro es la hematites [Fe2O3]. Otros minerales importantes son la goethita [ -FeO(OH)], la ilmenita (FeTiO3), la magnetita [Fe3O4], la siderita [FeCO3] y el hierro del pantano (limonita) [FeO (OH)]. La pirita [FeS2], que es un sulfuro de hierro, no se procesa como mineral de hierro porque el azufre es muy difcil de eliminar. Tambin existen pequeas cantidades de hierro combinadas con aguas naturales y en las plantas. Tambin es un oligoelemento presente en los seres vivos, en otras palabras hay muy poca cantidad dentro de la sangre, en relacin al peso y/o tamao del ser vivo.

Reacciones QumicasLa reduccin de los xidos para obtener hierro se lleva a cabo en un horno denominado comnmente alto horno (tambin, horno alto). En l se aaden los minerales de hierro en presencia de coque y carbonato de calcio, CaCO3, que acta como escorificante. 1. Los gases sufren una serie de reacciones; el coque puede reaccionar con el oxgeno para formar dixido de carbono: C + O2 CO2

2. A su vez el dixido de carbono puede reducirse para dar monxido de carbono: CO2 + C 2CO

3. Aunque tambin se puede dar el proceso contrario al oxidarse el monxido con oxgeno para volver a dar dixido de carbono: 2CO + O2 2CO2

4. El proceso de oxidacin de coque con oxgeno libera energa y se utiliza para calentar (llegndose hasta unos 1900 C en la parte inferior del horno). En primer lugar los xidos de hierro pueden reducirse, parcial o totalmente, con el monxido de carbono, CO; por ejemplo: Fe3O4 + CO FeO + CO 3FeO + CO2 Fe + CO2

5. Despus, conforme se baja en el horno y la temperatura aumenta, reaccionan con el coque (carbono en su mayor parte), reducindose los xidos. Por ejemplo:


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Fe3O4 + C

3FeO + CO

6. El carbonato de calcio (caliza) se descompone: CaCO3 CaO + CO2

7. Y el dixido de carbono es reducido con el coque a monxido de carbono como se ha visto antes. Ms abajo se producen procesos de carburacin: 3Fe + 2CO Fe3C + CO2

8. Finalmente se produce la combustin y desulfuracin (eliminacin de azufre) mediante la entrada de aire. Y por ltimo se separan dos fracciones: la escoria y el arrabio: hierro fundido, que es la materia prima que luego se emplea en la industria. 9. El arrabio suele contener bastantes impurezas no deseables, y es necesario someterlo a un proceso de afino en hornos llamados convertidores.


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UtilidadesEl hierro puro, preparado por la electrlisis de una disolucin de sulfato de hierro, tiene un uso limitado. El hierro comercial contiene invariablemente pequeas cantidades de carbono y otras impurezas que alteran sus propiedades fsicas, pero stas pueden mejorarse considerablemente aadiendo ms carbono y otros elementos de aleacin. La mayor parte del hierro se utiliza en formas sometidas a un tratamiento especial, como el hierro forjado, el hierro colado y el acero. Comercialmente, el hierro puro se utiliza para obtener lminas metlicas galvanizadas y electroimanes. Los compuestos de hierro se usan en medicina para el tratamiento de la anemia, es decir, cuando desciende la cantidad de hemoglobina o el nmero de glbulos rojos en la sangre. Segn estimaciones para 2000, la produccin anual de hierro se situaba en torno a los 1.010 millones de toneladas.

En Seres VivosLos seres aerbicos, es decir, necesitamos del oxgeno para vivir. Nuestro organismo cuenta con la hemoglobina para este transporte, desde el medio externo hasta el medio interno, de all pasa a cada clula para concluir el proceso de respiracin celular- El hierro es el constituyente principal, el ncleo de la molcula de hemoglobina y tambin de la mioglobina, la cual transporta al oxgeno dentro de la clula muscular, hasta el interior de las mitocondrias. El hierro es uno de los elementos importantes para el transporte de oxgeno a las clulas del cuerpo. Es un oligoelemento, en una persona de 70 Kg de peso, slo hay en total unos cuatro gramos de hierro. Tambin acta como activador de numerosas enzimas. Usualmente, la hemoglobina tiene una vida de 120 das, cuando en el bazo, los macrfagos destruyen los glbulos rojos que ya han agotado sus enzimas y estn viejos . Pero el hierro no se pierde, es enviado de nuevo a la mdula de los huesos para fabricar nueva hemoglobina, mientras que el resto de esta molcula es convertido en bilis y enviado al hgado para completar el proceso y eliminarla por la va digestiva, convirtindose en parte de la materia fecal. Eventualmente el hgado puede actuar como reservorio de las molculas de hierro. Cuando sobre la piel o en otro lugar del cuerpo un vaso capilar se rompe, es posible que, de la sangre que se pierde, queden algunas molculas de hierro estancadas y se forma una mancha conocida como hemosiderina , despus que el resto de la sangre ha sido devorado por los macrfagos que desbaratan el hematoma o equimosis. Las manchas en la piel que salen en las personas de mucha edad son de hemosiderina. Fundamentos de Ecologa | Utilidades 9

Ser Humano En los Seres humanos la ingesta frrica diaria aproximada es la siguiente: Edad Nios 0 a 3 meses Nios, 4 a 12 meses Nios > 1 ao Adolescentes Hombres Mujeres Embarazadas Menopusicas Ingesta (mg) 1,7 mg 7,8 mg 6,1 a 9 mg 11 a 15 mg 10 mg 15 mg >20 mg 10 mg

Dentro de los hbitos alimenticios humanos existen muchas fuentes de hierro, principalmente en vegetales y algunas frutas, las cuales representan la mayor cantidad de aporte frrico. COMPOSICIN EN HIERRO DE ALGUNOS ALIMENTOS VEGETALES Valor nutritivo mg por cada 100 g de fraccin comestible: Acelgas crudas Agua de coco maduro Agua de coco tierno Ajonjol Almendras espaolas Alverjas tiernas Bledo 7.1 1.9 1.2 10.5 Espinaca Flores de Malva Girasol, semillas Grano de trigo integral Hierbabuena Lentejas germinadas en tierra Lentejas secas 5.2 12.9 7.9 4.2 Remolacha (bulbo) Remolacha (hojas Semilla de albaricoque Semillas de auyama (calabaza) Semillas de parchita y su jugo Soya, harina con su grasa Soya, harina desgrasada 2.9 3.3 6.1 9.3

4.5

6.7

2.9

2.1 3.2

4.1 3.9

12.2 13.1 10

Fundamentos de Ecologa | Utilidades

Brotes de alfalfa Cilantro Diente de len

3.9 3.1 3.1

Melaza de caa Perejil Quinua

30.5 3.3 7.5

Soya, semilla completa Uva pasa Verdolaga

8.1 3.2 3.7

Construccin y HerramientasComo se ha mencionado anteriormente la utilizacin del acero en su estado natural es muy poca y muy especfica entre las que se encuentra: Creacin del hierro forjado, hierro colado y el acero. Lminas metlicas galvanizadas Electroimanes Los compuestos de hierro se usan en medicina para el tratamiento de la anemia. En la antigedad era utilizado como adorno y para fabricar armas.

Gracias a las diferentes propiedades (Dureza, Flexibilidad, etc.) que obtiene el Hierro cuando se combina con diferentes elementos es uno de los principales elementos a la hora de crear herramientas, soportes o similares; incluso hasta en el campo de la medicina. Acero Es una aleacin de hierro que contiene entre un 0,04 y un 2,25% de carbono y a la que se aaden elementos como nquel, cromo, manganeso, silicio o vanadio, entre otros. Se obtiene eliminando las impurezas del arrabio, producto de fundicin de los altos hornos, y aadiendo despus las cantidades adecuadas de carbono y otros elementos. Las propiedades fsicas del acero y su comportamiento a distintas temperaturas varan segn la cantidad de carbono y su distribucin en el hierro. Antes del tratamiento trmico, la mayor parte de los aceros son una mezcla de tres sustancias: la ferrita, blanda y dctil; la cementita, dura y frgil; y la perlita, una mezcla de ambas y de propiedades intermedias. Cuanto mayor es el contenido en carbono de un acero, menor es la cantidad de ferrita y mayor la de perlita: cuando el acero tiene un 0,8% de carbono, est compuesto por perlita. El acero con cantidades de carbono an mayores es una mezcla de perlita y cementita. Al elevar la temperatura del acero, la ferrita y la perlita se transforman en austenita, que tiene la propiedad de disolver todo el carbono libre presente en el metal. Si el acero se enfra despacio, la austenita vuelve a convertirse en ferrita y en perlita, pero si el enfriamiento es repentino, la austenita se convierte en martensita, de dureza similar a la ferrita, pero con carbono en disolucin slida. Los aceros se clasifican en: aceros al carbono, aceros aleados, aceros inoxidables, aceros de herramientas y aceros de baja aleacin ultrarresistentes. Los aceros al carbono contienen diferentes cantidades de carbono y menos del 1,65% de manganeso, el 0,60% de silicio y el 0,60% de cobre. Los aceros aleados poseen vanadio y molibdeno adems de cantidades mayores de Fundamentos de Ecologa | Utilidades 11

manganeso, silicio y cobre que los aceros al carbono. Los aceros inoxidables llevan cromo y nquel, entre otros elementos de aleacin. Los aceros de herramienta contienen volframio, molibdeno y otros elementos de aleacin que les proporcionan mayor resistencia, dureza y durabilidad. Los aceros de baja aleacin ultrarresistentes tienen menos cantidad de elementos de aleacin y deben su elevada resistencia al tratamiento especial que reciben. Tratamientos Superficiales Cincado: tratamiento superficial antioxidante por proceso electroltico o mecnico al que se somete a diferentes componentes metlicos. Cromado: recubrimiento superficial para proteger de la oxidacin y embellecer. Galvanizado: tratamiento superficial que se da a la chapa de acero. Niquelado: bao de nquel con el que se protege un metal de la oxidacin. Pavonado: tratamiento superficial que se da a piezas pequeas de acero, como la tornillera. Pintura: usado especialmente en estructuras, automviles, barcos, etc. Trmicos Temple Revenido Recocido Normalizado Termoqumicos Cementacin (C): aumenta la dureza superficial de una pieza de acero dulce, aumentando la concentracin de carbono en la superficie. Se consigue teniendo en cuenta el medio o atmsfera que envuelve el metal durante el calentamiento y enfriamiento. El tratamiento logra aumentar el contenido de carbono de la zona perifrica, obtenindose despus, por medio de temples y revenidos, una gran dureza superficial, resistencia al desgaste y buena tenacidad en el ncleo. Nitruracin (N): al igual que la cementacin, aumenta la dureza superficial, aunque lo hace en mayor medida, incorporando nitrgeno en la composicin de la superficie de la pieza. Se logra calentando el acero a temperaturas comprendidas entre 400 y 525 C, dentro de una corriente de gas amonaco, ms nitrgeno. Cianuracin (C+N): endurecimiento superficial de pequeas piezas de acero. Se utilizan baos con cianuro, carbonato y cianato sdico. Se aplican temperaturas entre 760 y 950 C. Carbonitruracin (C+N): al igual que la cianuracin, introduce carbono y nitrgeno en una capa superficial, pero con hidrocarburos como metano, etano o propano; amonaco (NH3) y monxido de carbono (CO). En el proceso se requieren temperaturas de 650 a 850 C y es necesario realizar un temple y un revenido posterior.


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Sulfinizacin (S+N+C): aumenta la resistencia al desgaste por accin del azufre. El azufre se incorpor al metal por calentamiento a baja temperatura (565 C) en un bao de sales. Aplicaciones De las muchas aplicaciones que tiene el acero son: Elaboracin de herramientas, instrumentos y elementos para las construcciones civiles, de buques y automviles. Casas y edificios (Estructuras resistentes fabricadas en acero dan forma a edificios, rascacielos y viviendas unifamiliares Puentes: modernos, colgantes, de arco, de vigas triangulados, Esculturas contemporneas Veleros, buques Envases Pilotes El acero es ms resistente y ms duro que el hierro forjado, (que es prcticamente hierro puro) Utensilios de cocina Barandillas


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SiderurgiaSiderurgia, tecnologa relacionada con la produccin del hierro y sus aleaciones, en especial las que contienen un pequeo porcentaje de carbono, que constituyen los diferentes tipos de acero y las fundiciones. A veces, las diferencias entre las distintas clases de hierro y acero resultan confusas por la nomenclatura empleada. En general, el acero es una aleacin de hierro y carbono a la que suelen aadirse otros elementos. Algunas aleaciones denominadas hierros contienen ms carbono que algunos aceros comerciales. El hierro de crisol abierto y el hierro forjado contienen un porcentaje de carbono de slo unas centsimas. Los distintos tipos de acero contienen entre el 0,04 y el 2,25% de carbono. El hierro colado o fundicin contiene entre un 2,25 y un 5% de carbono. Hay una forma especial de hierro maleable, prcticamente sin aplicaciones (slo se emplea para construir ncleos de hierro en las bobinas elctricas), que no contiene casi carbono. Para fabricar aleaciones de hierro y acero se emplea un tipo especial de aleaciones de hierro denominadas ferroaleaciones, que contienen entre un 20 y un 80% del elemento de aleacin, que puede ser manganeso, silicio o cromo.

Hierro ForjadoEl proceso antiguo para fabricar la aleacin resistente y maleable conocida como hierro forjado se diferencia con claridad de otras formas de fabricacin de acero. Debido a que el proceso, conocido como pudelizacin, exiga un mayor trabajo manual, era imposible producir hierro forjado en grandes cantidades. El desarrollo de nuevos sistemas con convertidores Bessemer y hornos de crisol abierto permitieron producir un volumen mayor de hierro forjado. Sin embargo, el hierro forjado ya no se fabrica habitualmente con fines comerciales, debido a que se puede sustituir en casi todas las aplicaciones por acero de bajo contenido en carbono, con menor costo de produccin y calidad ms uniforme. El horno de pudelizacin empleado en el proceso antiguo tiene un techo abovedado de poca altura y un crisol cncavo en el que se coloca el metal en bruto, separado por una pared de la cmara de combustin donde se quema carbn bituminoso. La llama de la cmara de combustin asciende por encima de la pared, incide en el techo abovedado y reverbera sobre el contenido del crisol. Cuando el horno ha adquirido un calor moderado, el operario que maneja el horno recubre el crisol y las paredes con una pasta de xido de hierro, por lo general hematites. A continuacin, el horno se carga con unos 250 kg de arrabio y se cierra la puerta. Al cabo de unos 30 minutos, el arrabio se ha fundido, y el operario aade a la carga ms xido de hierro o residuos de laminado, mezclndolos con el hierro mediante una barra de hierro curvada. El silicio y la mayor parte del manganeso contenidos en el hierro se oxidan, y se elimina parte del azufre y el fsforo. A continuacin se eleva un poco la temperatura del horno, y el carbono empieza a quemarse formando xidos de carbono gaseosos. Segn se desprende gas, la escoria aumenta de volumen y el nivel de la carga sube. Al quemarse el carbono, la temperatura de fusin aumenta, y la carga se vuelve cada vez ms pastosa y vuelve a su nivel anterior. A medida que se incrementa la pureza del hierro, el operario remueve la carga con la barra para garantizar una composicin uniforme y Fundamentos de Ecologa | Siderurgia 14

una cohesin adecuada de las partculas. La masa resultante, pastosa y esponjosa, se divide en pedazos o bolas de unos 80 o 90 kg. Las bolas se retiran del horno con unas tenazas y se colocan directamente en una prensa que expulsa de la bola la mayor parte de la escoria de silicio mezclada y suelda entre s los granos de hierro puro. A continuacin se corta el hierro en piezas planas que se apilan unas sobre otras, se calientan hasta la temperatura de soldadura y se laminan para formar una sola pieza. A veces se repite el proceso de laminado para mejorar la calidad del producto. La tcnica moderna para fabricar hierro forjado emplea hierro fundido procedente de un convertidor Bessemer y escoria fundida, que suele prepararse fundiendo mineral de hierro, residuos de laminado y arena en un horno de crisol abierto. Cuando el hierro fundido, que lleva disuelta una gran cantidad de gas, se vierte en la cuchara que contiene la escoria fundida, el metal se solidifica de modo casi instantneo y libera el gas disuelto. La fuerza ejercida por el gas hace estallar el metal en partculas diminutas que son ms pesadas que la escoria y se acumulan en el fondo de la cuchara, donde se aglomeran formando una masa esponjosa similar a las bolas producidas en un horno de pudelizacin. Cuando se vierte la escoria de la parte superior de la cuchara se retira la bola de hierro y se la somete al mismo tratamiento que el producto del horno de pudelizacin.

Hierro colado o fundidoDurante el proceso de produccin del hierro colado se usan elevadas temperaturas (ms 1750C) como veremos ms adelante, en un horno especial conocido como alto horno, esto hace que el producto final est en estado lquido. El hierro colado lquido puede tomar bsicamente tres caminos: Trasladado en estado lquido a otros hornos (convertidores) donde ser convertido en acero. Vertido en las "lingoteras" para que solidifique como un lingote y pueda ser almacenado, transportado y luego utilizado. Vertido directamente en moldes para producir piezas fundidas de formas especiales.

Fundamentos de Ecologa | Siderurgia

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Ciclo del Hierro

Diagrama 1

Factores influyentes Condiciones Ambientales Comunidades microbianas Calidad del suelo Tamao de las partculas de Fe Reacciones de oxidacin y reduccin

Fundamentos de Ecologa | Ciclo del Hierro

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Ciclo del Hierro en el Suelo Condiciones del suelo Actividades Microbianas Bacterias de Absorcin y descomposicin La reduccin y la oxidacin del Hierro depender de todas las condiciones presentes en el entorno, tanto climticas y microbianas. La oxidacin del hierro (Fe 3+) se produce en condiciones aerbicas o por microbios en un PH acido, y su reduccin (Fe2+) en condiciones anaerbicas

Imagen 2


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Ciclo del Hierro en los Ros u Ocanos

Imagen 3

Condiciones Meteorolgicas (Viento) Siderforos Bacterias de Absorcin y comunidades Planctnicas Tamao de Partculas

El Hierro es transportado desde el ncleo de la tierra por medio del magma que sale a travs de los volcanes presentes en la superficie y sale a la atmosfera en forma de polvo o ceniza (Fe3+) y son transportados al mar por el viento hasta la superficie ocenica; all mientras se hunde los siderforos (agentes compuestos quelantes de hierro secretados por microorganismos) actan sobre el Hierro limpindolo y convirtindolo en Fe(III) siderforo complejo para la posterior absorcin por parte de las bacterias. Tambin por medio de fotolisis el Fe(III) siderforo complejo se convierte en Fe(II) y un sobrante para que las comunidades planctnicas lo procesen.


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MetabolismoLa absorcin del hierro ocurre en el duodeno y yeyuno superior del sistema gastrointestinal. En el estmago, si bien no se produce la absorcin de este elemento, el mismo contribuye a dicho proceso, a travs de la secrecin de cido clorhdrico y enzimas, que ayudan no solo a liberar al hierro de la matriz alimentaria sino tambin a solubilizarlo, ya que el cido clorhdrico favorece la reduccin de este catin a la forma ferrosa

Captacin: En el lumen intestinal, el hierro ingerido, puede encontrarse en forma no hmica o hmica y dependiendo de ello, el mismo va a ser transferido desde el lumen intestinal hacia el interior del enterocito de diferente manera. El hierro no hmico, para absorberse debe, en una primera etapa, encontrarse en forma soluble, ya que las formas insolubles no pueden ser absorbidas y son eliminadas juntamente con las heces. Las formas ferrosas del hierro son mucho ms solubles que las frricas, ya que estas ltimas precipitan rpidamente en el medio alcalino del intestino. Es por ello que el hierro que ha sido liberado por accin de las proteasas gstricas y pancreticas se une a ligandos intraluminales que tienen como funcin estabilizar la forma ferrosa, manteniendo al hierro soluble y en consecuencia biolgicamente disponible para ser captado y transferido al interior del enterocito. Si bien existen algunas controversias con respecto a la identificacin de este ligante especfico, muchos autores concuerdan que podra tratarse de una glucoprotena a la cual han denominado mucina. Sinrgicamente a la funcin de la mucina hay otros ligadores de hierro de bajo peso molecular como la histidina, el ascorbato y la fructosa que potencian la captacin enteroctica del hierro. Posteriormente, esta protena fijadora unida al hierro es captada por y/o cede el hierro que contiene a un transportador especfico en la superficie luminal del enterocito llamada integrina. De esta forma el hierro es introducido al interior celular, donde es transferido a ligantes de bajo peso molecular o a una protena similar a la transferrina llamada por algunos autores mobilferrina. Fundamentos de Ecologa | Ciclo del Hierro 19

El hierro hmico, es soluble en medios alcalinos, razn por la cual no son necesarios los ligantes intraluminales. Con respecto a su mecanismo de captacin existen algunas controversias respecto a la existencia de un transportador o receptor especfico para este tipo de hierro. Sin embargo, una vez que este hierro es internalizado en el enterocito el hemo es degradado a hierro, monxido de carbono y bilirrubina por accin de la enzima hemo oxigenasa. El hierro liberado por este mecanismo se une a ligandos de bajo peso molecular o a una protena similar a la transferrina, formando junto al hierro no hmico parte del pool comn de hierro intracelular del enterocito. Transporte y almacenamiento intra-enteroctico: Una vez que el hierro se encuentra en el interior del enterocito, ste no est libre sino unido a diferentes ligandos, uno de ellos y tal vez el ms relevante, es una protena capaz de ligar dos tomos de hierro con una alta constante de afinidad y con caractersticas similares a la transferrina. A esta protena se la ha denominado mobilferrina y es homloga a la calreticulina pudiendo unir adems de hierro, otros cationes como calcio, cobre y cinc. El hierro unido a esta protena es transportado al polo basal del enterocito para ser posteriormente cedido a la transferrina. A la mobilferrina tambin se le ha asignado un potencial efecto modulador en la regulacin de la absorcin del hierro, interviniendo de esta forma en uno de los primeros pasos de la homeostasis en el metabolismo de este metal. El hierro que no ha sido transferido a la transferrina pasa a formar parte de los depsitos intraenterocticos como ferritina; este hierro muy probablemente se pierda con las heces cuando el enterocito muere y es consecuentemente descamado. Se ha observado que individuos con deficiencia de hierro poseen menor concentracin de mRNA para ferritina, siendo estos valores elevados para aquellos individuos en los cuales se provoc una sobrecarga de este metal. De esta forma la ferritina intraenteroctica tendra una importante funcin en la regulacin primaria de la absorcin del hierro. Transferencia al plasma: El hierro que se encuentra en el interior del enterocito y que no se deposita como ferritina, es transferido a la transferrina, la cual lo distribuir a los diferentes tejidos del organismo. El proceso de transferencia ocurre en el polo basal del enterocito donde, previa a la unin a la transferrina, el hierro debe ser oxidado a su forma frrica. En este proceso de oxidacin est involucrada una enzima cobre dependiente con actividad ferroxidasa I. Segn algunos autores la ceruloplasmina estara involucrada en este proceso; sin embargo existen algunas contradicciones al respecto.


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Ciclo Biolgico

Imagen 4

En condiciones normales, la cantidad de hierro ingerida es de aproximadamente unos 10-14 mg por da. En el duodeno y en la porcin superior del intestino delgado se absorben unos 0,5 a 2 mg, dependiendo de diferentes factores; as por ejemplo, la absorcin es de aproximadamente 1mg por da para un hombre adulto y de unos 2 mg por da para una mujer en edad reproductiva, ya que sus requerimientos son superiores como consecuencia de las mayores prdidas ocasionadas por los sangrados menstruales. Una vez que el hierro es absorbido por los enterocitos de la mucosa intestinal, ste pasa a plasma donde es transportado por la transferrina a los diferentes tejidos y rganos. Como se observa en la figura 1, la mayor recirculacin interna del hierro ocurre entre el plasma, las clulas del sistema reticuloendotelial y la mdula sea eritroide, donde en esta ltima, son sintetizados los eritrocitos para posteriormente ser liberados a circulacin. En el ser humano, los glbulos rojos han cumplido con su vida til luego de unos 120 das de vida, razn por la cual son reconocidos por las clulas del sistema reticuloendotelial como eritrocitos viejos y son destruidos. En este proceso, la fraccin proteica de la hemoglobina es degradada en sus aminocidos constitutivos y el grupo hemo es degradado por accin de la hemoxigenasa, liberando al hierro. La mayor parte de este hierro es rpidamente liberado al plasma donde la transferrina lo transporta hasta la mdula eritroidea para ser reutilizado en la biosntesis de nuevas molculas de hemoglobina, que posteriormente son incorporadas a los eritrocitos nuevos. La transferrina tambin transporta al hierro a otros tejidos que necesitan este metal para la realizacin de los distintos procesos metablicos, ya que muchas biomolculas presentes en ellos, como la mioglobina, citocromos y algunas enzimas requieren hierro en su estructura para ser metablicamente activas. En este caso la velocidad de recambio entre el hierro de estas Fundamentos de Ecologa | Ciclo del Hierro 21

estructuras y el plasma es muy variable y su esperanza de vida depende principalmente de la velocidad de recambio de la estructura subcelular a la que estn asociadas. Con la finalidad de mantener las concentraciones plasmticas de hierro dentro de un rango constante, existe un intercambio permanente de hierro entre la transferrina y los depsitos de hierro, formados por la ferritina y la hemosiderina, as, luego de una ingesta abundante de este metal la transferrina transportar una cantidad significativa de hierro a los rganos de depsitos, si por el contrario, existe una demanda de dicho metal por algn tejido, la transferrina tomar hierro de los depsitos para transferirlo a dicho tejido. En el caso particular del hierro, y a diferencia de lo que ocurre con el resto de los minerales trazas, la homeostasis de este elemento en el organismo es regulada a travs de su absorcin y no de su eliminacin o excrecin. Sin embargo, existen prdidas de este metal a travs de enterocitos que se descaman, de eritrocitos extravasados, productos biliares de la degradacin del hemo, etc. Se calcula que estas prdidas para el hombre adulto y las mujeres postmenopusicas son de alrededor de 1 mg por da, mientras que para las mujeres en edad reproductiva y como consecuencia de los sangrados menstruales, estos valores oscilan entre 1,5 mg a 2 mg de hierro por da, en promedio, dependiendo en muchos casos del mtodo anticonceptivo que se utilice, ya que se sabe que los dispositivos intrauterinos aumentan el sangrado y en consecuencia las prdidas de hierro, mientras que los anticonceptivos orales reducen esta prdidas.


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hierro (fe)

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