Laboratorio de Arenas - Arena Del Rio Chillon

INSTITUTO SUPERIOR TECNOLOGICO PUBLICO CARLOS CUETO FERNANDINI

AREA ACADEMICA DE METALURGIA

INFORMES DE LAS EXPERIENCIAS DEL LABORATORIO DE ARENAS

Profesor: Ing. Manuel Montejo Integrantes: -Palomino Chauca Jourch -Orbegoso Santos Jhonatan -Zubilete Suarez Arnold

V SEMESTRE

Lima-Per, Agosto del 2013

Instituto Superior Carlos Cueto Fernandini

Laboratorio de Arenas-Metalurgia V Pgina 1

1) GENERALIDADES

ARENAS.- Las arenas se forman a partir de la erosin de las rocas. Debido a su proceso de formacin existe una gran heterogeneidad en su composicin, ya que proceden de lugares distintos y de diferentes tipos de rocas.

FORMACION DE LAS ARENAS



Las arenas de moldeo estn compuestas por arena y arcilla. Esta arcilla generalmente es bentonita entre otras, proporcionando cohesin y plasticidad a la mezcla. Por las cualidades que posee la arena, sta facilita su moldeo y la arcilla contribuye dndole resistencia suficiente para mantener la forma requerida de la pieza que se desea moldear mientras se vierte el material fundido. En la actualidad las frmulas definidas para las arenas de moldeo se han desarrollado a partir de muchas pruebas realizadas en condiciones de trabajo especficas, estas pruebas se realizan a lo largo de muchos experimentos de prueba y error, hasta encontrar la frmula que mejor se comporta. Existen frmulas de arenas de moldeo, para diferentes aplicaciones, las cuales han sido determinadas tomando algunos parmetros empricos combinados de alguna manera con el mtodo cientfico. Dichas frmulas pueden ser tomadas como un parmetro inicial, ya que para que stas funcionen de forma idnea deben cumplir con las condiciones de trabajo en que fueron desarrolladas, pero es un punto de partida a la hora de desarrollar una formulacin en condiciones diferentes. Con el propsito de mejorar la formulacin se debe realizar variaciones en la frmula inicial con las condiciones de trabajo encontradas en el lugar hasta acercarse de forma analtica a la frmula tomada como parmetro inicial. Los componentes principales de las frmulas son: Arena Nueva: de ros, mar u otras canteras. Arena Reciclada: arena recuperada despus de una fundicin. Tierra Blanca: ste componente es de uso comn. Carbn Marino: se encuentra comercialmente en bolsas de 50 lb., ayuda a reducir la ocurrencia de penetracin de metal, proporciona permeabilidad y contribuye a mejorar el acabado superficial. Bentonita: Se encuentra comercialmente en bolsas de 100 lb., es un tipo aglutinante.



Agua: Componente fundamental para el amarre de la arena, es decir, para obtener una buena cohesin. Contribuye a un parmetro crtico e indispensable en el manejo de la arena a la hora de construir los moldes, dicho parmetro es: LA HUMEDAD.



Las muestras de arenas para su ensayo deben ser preparadas en un mezclador mecnico porque las propiedades de adherencia de todas las arenas sintticas no se desarrollan por otro tipo de mezclado, los aglutinantes se adicionan a la arena seca y se mezclan durante un minuto para asegurar una distribucin uniforme, se hace la adicin de agua y se contina mezclando durante dos minutos ms en hmedo. Para recubrir perfectamente la superficie de los granos de arena con el aglutinante y desarrollar las propiedades de plasticidad y cohesin que se requieren en la confeccin de moldes en verde y en seco por procedimientos de moldeo manual o mecnico, una vez preparada la mezcla retirar la arena del mezclador tan rpido como sea posible a un recipiente hermtico con el objeto de que no se pierda la humedad y los resultados de las pruebas sean representativos.

CLASIFICACIN DE ARENAS DE ACUERDO CON EL TAMAO DE SUS GRANOS. A) Arenas gruesas.-las que pasan una malla de 5mm y son retenidas por otra de 2mm. B) Arenas medias.- las que pasan una malla de 2mm y son retenidas por otra de 0.5mm. C) Arenas finas.- las que pasan una malla de 0.5mm y son retenidas por otra de 0.02mm. Agregados artificiales (arenas, confitillos, gravas, matatenas.) Se obtienen de la disgregacin mecnica de rocas mayores, como el basalto (trituracin, cribado y seleccin). De preferencias de rocas silicas o cuarzosas son de cantos angulares. La utilizacin de las arenas, conflictos y gravas, se enfoca a la fabricacin de concreto, el peso especfico deber estar entre 2 y 3 gm/cm3 para que sean de buena calidad; el peso volumtrico = de 1, 500 a 1,700 k/m3. Las matatenas o piedras de ro son de cantos rodados y se encuentran en el lecho de los ros; y se utiliza para recubrimiento en muros, pegadas con mortero; para pavimentos en calles; y para cimientos ciclpeos.



La arena es muy utilizada por el ser humano, debido a sus caractersticas fsico-qumicas, debido especialmente a su pequeo tamao. Uno de los mayores usos es en la elaboracin de concreto. Es utilizada como componente principal para la produccin de vidrio. Se esparce en caminos nevados o congelados para aumentar la traccin y evitar accidentes. Se combina con arcilla para fabricar ladrillos. Se combina con pintura para dar textura a las paredes y techos y para crear suelos no resbaladizos. En agricultura, los suelos arenosos sirven para muchos cultivos como de melones y melocotones. Tambin se usa mucho para embellecer balnearios o crear playas artificiales. Tambin se usan en acuarios y para crear paisajes, etc.



2) INFORMACION SOBRE LA ARENA DEL RIO CHILLON

Geomorfolgicamente la Cuenca del Ro Chilln se encuentra en el borde occidental del Continente Sudamericano configurado por la Cordillera de Los Andes, la Repisa Continental, la Plataforma Continental submarina, el Talud Continental y la Fosa Abisal; que recorren longitudinalmente el Territorio Peruano, en cuya parte Central se encuentra la Cuenca del Ro Chilln. El perfil geomorfolgico transversal desde la Fosa Abisal hasta la Cima de la Cordillera Occidental, Divisoria Continental de Aguas; vara desde una profundidad de 6.000 metros bajo el nivel del mar, hasta 5.500 metros sobre el nivel del mar. El rea de Estudio para La Cuenca del Ro Chilln se encuentra entre 100 m.b.n.m. y 5.300 m.s.n.m. La Cordillera de Los Andes constituye un macizo en proceso de levantamiento orognico y Vulcano gentico, inducido por la Deriva Continental, manifestada por el desplazamiento constante del Continente Sudamericano sobre el fondo ocenico. Por esto se considera una Cordillera Joven en proceso de desgaste intenso, que ha dado lugar a las cuencas hidrogrficas y valles transversales.

La Cuenca del Ro Chilln es el resultado de desgaste glacial, pluvial y fluvial; durante los procesos de Glaciacin y Desglaciacin que han ocurrido durante el Perodo Cuaternario (4 glaciaciones), instalando la escorrenta hdrica que ha dado lugar a la Cuenca Hidrogrfica Chilln. El ro Chilln constituye una importante fuente de recurso hdrico que abastece a Lima Metropolitana; sin embargo, tambin constituye fuente de contaminacin marina del litoral norte del Callao, tanto por el tipo de carga orgnica e inorgnica y microbiana que arrastran sus aguas.



CARACTERSTICAS GEOLGICAS DEL VALLE DEL RO CHILLN

El valle del ro Chilln tiene un rumbo aproximado de SW-NE, es decir, perpendicular al sistema andino. Se trata de un valle amplio en la parte inferior entre la explanada de San Diego-Pro hasta la localidad de Trapiche; la zona comprendida entre la localidad de Trapiche y Santa Rosa de Quives es un valle cerrado de fondo angosto en donde se tiene gran desarrollo de terrazas fluvitiles; entre Santa Rosa de Quives y Canta el valle se hace ms estrecho, no presenta terrazas fluvitiles.

Estudios anteriores determinaron que el Grupo Casma es una serie volcano-detrtica que tiene sus afloramientos mejor desarrollados en el lado occidental del



Batolito de la Costa, es una unidad litoestratigrfica reconocida por gelogos de la Carta Geolgica Nacional, quienes describen una secuencia compuesta de volcnicos andesticos intercalados con areniscas grauvacas, lutitas y piroclsticos de aproximadamente 1700 m de espesor. Una buena sntesis de esta unidad litoestratigrfica se puede apreciar en los numerosos trabajos realizados, como el de Guevara (1980), quien hace nfasis sobre las correlaciones estratigrficas de esta unidad litoestratigrfica.

El Grupo Casma de la regin de Lima tiene sus mejores afloramientos expuestos al noreste de la ciudad de Lima, en el valle del ro Chilln, al sureste en el valle del ro Lurn, y en los acantilados de Pasamayo, al norte de Lima.

Se ha investigado parte del Cretceo de la regin costanera del Per Central (regin de Lima) conformado por secuencias volcnicas y volcano-sedimentarias, denominada Grupo Casma de edad Albiana-Cenomaniana. Se trata de gruesas series volcnicas y volcano-sedimentarias propias de un arco volcnico, que afloran en el valle del ro Chilln, sobre el cual se sobreponen secuencias de terrazas fluvitiles.



3) INFORMES DE LAS EXPERIENCIAS

PRACTICA N1 : FORMA DE GRANO

I) OBJETIVOS - Determinar la forma de grano de nuestra arena

II) FUNDAMENTO TEORICO

En la preparacin de moldes en la industria de la fundicin se requieren materiales que desarrollen propiedades de cohesin, plasticidad y resistencia para reproducir el modelo de la pieza; deben ser refractarios, permeables para la evacuacin de gases que se producen al vaciar el molde y ser disgregables para que faciliten el desprendimiento de la arena de la superficie de la pieza, estos materiales son las arenas sintticas. Las arenas silceas naturales, se clasifican de acuerdo con su contenido de arcilla: arenas arcillosas naturales grasas, cuyo contenido de arcilla es superior al 18%; arenas arcillosas naturales magras, cuyo contenido de arcilla es del 5% al 8%; arenas silceas cuyo contenido de arcilla es inferior al 5%. El origen comn de las arenas de fundicin, es el granito compuesto de feldespato, cuarzo y mica, el feldespato es un compuesto doble de aluminio y potasio, el silicato de aluminio al hidratarse, se convierte en arcilla, esto ha dado origen a los depsitos de arenas naturales. Las arenas sintticas son aquellas que se procesan por medios mecnicos para eliminar el material impalpable (muy fino) y clasificarlas de acuerdo al tamao de grano, el uso de estas arenas se ha incrementado debido a las ventajas que presentan con respecto a las arenas naturales, tiene mayor uniformidad, estn exentas de material impalpable, el aglutinante se adiciona en cantidades previamente comprobadas, tienen mayor permeabilidad y alta refractariedad debido a su anlisis qumico que es 95% de slice (Si02) y menos del 5% de impurezas.



Diferentes tipos de granos en las arenas de fundicin: Arenas de grano redondo. Arenas de grano angular. Arenas de grano subangular. Arenas de grano compuesto.



III) PROCEDIMIENTO

a. Tomar una muestra abierta de arena. b. Tenemos que observar los granos al detalle haciendo uso del microscopio

binocular. c. Repetir los pasos del punto (b) con una muestra retenida en la malla

100(0.15mm).

IV) MATERIALES USADOS EN EL ANALISIS 1. Microscopio, binocular 2. Arena especia (del rio chilln) (muestra) 3. Malla del tamiz 100 (0.15mm) 4. Foco



V) RESULTADO DEL ANALISIS Fotografa donde se obtuvo la muestra:

Observamos por medio del microscopio una muestra de la arena



La muestra retenida en la malla 100

Al analizar nuestra muestra llegamos en la conclusin de que la arena era compuesta porque posee una variedad de formas



PRACTICA N2 : CONTENIDO DE ARCILLA

I) OBJETIVOS - Determinar el contenido de arcilla de la arena.


La arcilla est constituida por agregados de silicatos de aluminio hidratados, procedentes de la descomposicin de minerales de aluminio. Presenta diversas coloraciones segn las impurezas que contiene, siendo blanca cuando es pura. Surge de la descomposicin de rocas que contienen feldespato, originada en un proceso natural que dura decenas de miles de aos. Fsicamente se considera un coloide, de partculas extremadamente pequeas y superficie lisa. El dimetro de las partculas de la arcilla es inferior a 0,002 mm. En la fraccin textural arcilla puede haber partculas no minerales, los fitolitos. Qumicamente es un silicato hidratado de almina, cuya frmula es: Al2O3 2SiO2 H2O. Se caracteriza por adquirir plasticidad al ser mezclada con agua, y tambin sonoridad y dureza al calentarla por encima de 800 C. La arcilla endurecida mediante la accin del fuego fue la primera cermica elaborada por los seres humanos, y an es uno de los materiales ms baratos y de uso ms amplio. Ladrillos, utensilios de cocina, objetos de arte e incluso instrumentos musicales como la ocarina son elaborados con arcilla. Tambin se la utiliza en muchos procesos industriales, tales como en la elaboracin de papel, produccin de cemento y procesos qumicos.



III) PROCEDIMIENTO

a) Pesar una muestra de 30gr. De arena especial luego verterla en un vaso prex de 250 o 500 ml de capacidad, aadir agua hasta partes.

b) Luego hervir la muestra durante 30 minutos orientndola con una varilla de vidrio tapada con luna de reloj.

c) Despus dejar enfriar la muestra y esperar su sedimentacin luego descargar la parte turbia con mucho cuidado.

d) Seguido hacer de 3 a 4 enjuagues con agua de cao, usando el elutriador hasta que est completamente cristalina y transparente.

e) Luego de realizar el ltimo enjuague, descargar el agua y ponerla a secar en el secador rpido y pesarla.



IV) MATERIALES Y EQUIPOS USADOS EN EL ANALISIS

1. 1 balanza 2. 1 prex de 500ml 3. 1 cocinilla elctrica, rejilla 4. 1 varilla de vidrio 5. 1 luna de reloj 6. 1 elutriador 7. Agua



V) RESULTADO DEL ANALISIS Pesamos 30g de la muestra en la balanza.

Lo vertimos en un vaso prex y aadimos agua.



Calentamos alrededor de 30 minutos.

Enjuague usando el elutriador.



Secamos la muestra en el secador.

Al final obtenemos un nuevo peso , con el cual ya podemos calcular el porcentaje de arcilla.

Peso inicial = 30g Peso final = 28.5g

%arcilla = .

100 = 5%



PRACTICA N3 : DENSIDAD

I) OBJETIVOS - Determinar la densidad de nuestra arena


En nuestra vida diaria observamos que algunos cuerpos flotan en el agua y otros se hunden. Tambin sabemos que todos los bloques que hagamos con el mismo tipo de madera flotan, as como todas las canicas de vidrio, ya sean grandes o pequeas, se hunden. Tal parece que lo determinante para que flote o se hunda un objeto es el tipo de material del que est fabricado, y no el tamao. Puede afirmarse que cada material posee una propiedad que lo hace diferente a todos: el mismo volumen en diferentes materiales no equivale al mismo peso. As, la diferencia en la masa de 1 kg de plastilina y de 1 kg de plomo es el volumen que ocupan. Por otra parte, si tenemos dos cubos de igual tamao, el que pese ms tendr mayor densidad.

Consigue cuatro bloques del mismo tamao (volumen) de madera, hierro, aluminio y plastilina, y ordnalos de mayor a menor densidad. Cul es el orden en que quedan?. Si la plastilina tiene forma irregular, puedes medir su volumen de la siguiente manera: llena una probeta grande con agua hasta partes de su volumen e introduce la plastilina.



III) PROCEDIMIENTO a) Pesar 20g de arena b) En una probeta de 100ml llenar agua destilada hasta 80 ml c) Anotar los datos:

VF = V1 - V2 D=M/V

IV) MATERIALES 1. 20g de arena 2. Probeta de 100ml 3. Agua destilada



IV) RESULTADO DE ANALISIS Pesamos 20 g de la muestra.

Llenamos aproximadamente 80ml de agua en la probeta y le aadimos la arena.



Observamos el volumen desplazado y hacemos los clculos correspondientes.

V1 = 70 VF = 79-70 = 9 V2 = 79 D = 20/9 = 2.22 g/ml



PRACTICA N4 : ANALISIS GRANULOMETRICO

I) OBJETIVOS - Determinar el ndice de finura de la muestra analizada


Su finalidad es obtener la distribucin por tamao de las partculas presentes en una muestra de suelo. As es posible tambin su clasificacin mediante sistemas como AASHTO o USCS. El ensayo es importante, ya que gran parte de los criterios de aceptacin de suelos para ser utilizados en bases o subbases de carreteras, presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este anlisis. Para obtener la distribucin de tamaos, se emplean tamices normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. Para suelos con tamao de partculas mayor a 0,074 mm. (74 micrones) se utiliza el mtodo de anlisis mecnico mediante tamices de abertura y numeracin indicado en la tabla 1.5. Para suelos de tamao inferior, se utiliza el

mtodo del hidrmetro, basado en la ley de Stokes.



III) PROCEDIMIENTO a) Pesar 50g de arena b) Vaciar la muestra de arena en el nido de cedasas para luego tamizar

durante 5 minutos mecnicamente y/o 15 minutos manualmente c) Pesar la muestra retenida en cada tamiz as como del fondo d) Para determinar el resultado los pesos obtenidos se pasan a % en peso y

se multiplican por los multiplicadores de cada tamiz, dando como resultado los productos y se divide entre la suma de los % en peso obtenindose el ndice de finura de la muestra analizada.

IV) MATERIALES 1. Tamices 2. Cronometro



V) RESULTADO DE ANALISIS Pesamos 50g de arena del rio chilln.

Vaciamos la muestra de arena en el nido de cedassas.

Pesamos la muestra retenida en cada tamiz.



N DE MALA

PESO % RETENIDO

% ACUMULADO

MULTIPLICADOR

PRODUCTO

3.15 0 0 0 0 0 1.6 0.4 0.8 0.8 6 4.8 1.0 0.3 0.6 1.4 9 5.4

0.63 0.15 0.3 1.7 17 5.1 0.4 1.05 2.1 3.8 41 86.1

0.31 7.8 15.6 19.4 52 811.2 0.315 8.2 16.4 35.8 71 1164.4 0.20 8 16 51.8 103 1648 0.10 6 12 63.8 146 1752 0.071 6.6 13.2 77 186 2455.2 0.063 5.2 10.4 87.4 281 2922.4 fondo 50 87.4% 10854.6

IF = =

.. = 124.2

El resultado de ndice de finura nos indica que la arena del rio chilln es para aceros de piezas pequeas y gruesas ya que se encuentra en rango de 100 a 140 (200) del ndice.

N de tamiz

Malla Abertura Multiplicador Metales Piezas ndice de finura(I.F.)

Dimensiones(mm) 2 3.15 3 Acero Gruesas 50 0.255 4 1.60 1.5 6 Acero Pequeas 50-70 0.255-0.18 6 1.00 1 9 FeFoG Gruesas 40-70 0.36-0.18 10 0.63 0.6 17 FeFoG Medianas 70-100 0.18-0.125 16 0.4 0.4 31 FeFoG Pequeas 100-200 0.125-0.060 20 0.3 0.3 41 A-Cu Gruesas 100-140 0.125-0.060 30 0.315 0.2 52 A-Cu Medianas 140-200 0.085-0.060 40 0.20 0.15 71 A-Cu Pequeas 140-200 0.085-0.06 60 0.10 0.1 103 A-Lig Gruesas 140-200 0.085-0.06 80 0.071 0.075 146 A-Lig Medianas 140-200 0.085-0.06 100 0.063 0.06 186 A-Lig pequeas 140-200 0.085-0.06

fondo 281



PRACTICA N5: DETERMINACION DE LA HUMEDAD

I) OBJETIVOS - Determinar el porcentaje de humedad de la muestra de la arena del rio

chilln.


En los agregados existen poros, los cuales encuentran en la intemperie y pueden estar llenos con agua, estos poseen un grado de humedad, el cual es de gran importancia ya que con l podramos saber si nos aporta agua a la mezcla. En nuestro laboratorio utilizaremos agregados que estn parcialmente secos (al aire libre) para la determinacin del contenido de humedad total de los agregados. Este mtodo consiste en someter una muestra de agregado a un proceso de secado y comparar su masa antes y despus del mismo para determinar su porcentaje de humedad total. Este mtodo es lo suficientemente exacto para los fines usuales, tales como el ajuste de la masa en una mezcla de hormign.



III) PROCEDIMIENTO a) Tarar una pesa filtro previamente secado a 105-110 C. b) Colar en el pesa filtro 10g de arcilla uniformemente distribuido, cuyo

espesor sea igual o menos a 8mm, se pesa el pesa filtro y se tapa. c) Se abre ligeramente la tapa del pesa filtro y se calienta alrededor de 2

horas. d) Retirar el pesa filtro de la estufa, dejar enfriar en un desecador. e) Cerrar la tapa del pesa filtro y cerrar

IV) MATERIALES 1. Luna de reloj 2. Balanza 3. Desecador 4. Arcilla (bentonita)



V) RESULTADO DEL ANALISIS Colocamos 10g de arcilla en una pesa de filtro previamente secado a 105-110 C y distribuidos con un espesor de alrededor 4mm, y lo pesamos.

Lo calentamos alrededor de 2 horas.



Procedemos a pesar nuevamente.

P1 = 67.5 (peso del pesa filtro y su tapa) P2 = 72.3 (peso del pesa filtro, su tapa y la arcilla hmeda) P3 = 72 (peso del pesa filtro, su tapa y la arcilla seca)

%Humedad = ()( ) 100

%Humedad = (.)(..) 100

%Humedad = 6.25% de humedad



PRACTICA N6: DETERMINACION DE LA HINCHABILIDAD

I) OBJETIVOS - Leer el volumen aumentado que corresponde al sedimento.


Una bentonita es una roca compuesta esencialmente por minerales del grupo de las esmectitas, independientemente de cualquier connotacin gentica. Los criterios de clasificacin utilizados por la industria se basan en su comportamiento y propiedades fisico-qumicas; as la clasificacin industrial ms aceptada establece tipos de bentonitas en funcin de su capacidad de hinchamiento en agua:

* Bentonitas altamente hinchables o sdicas

* Bentonitas poco hinchables o clcicas

* Bentonitas moderadamente hinchables o intermedias

El trmino fuller'earth, tambin conocidas en espaol como tierras de batn, los ingleses lo usan para denominar a arcillas constituidas fundamentalmente por montmorillonita con Ca como catin de cambio, mientras que los americanos se lo dan a arcillas paligorskticas. A las bentonitas clcicas que los ingleses denominan fuller'earth los americanos las llaman bentonitas no hinchables.

Otras clasificaciones se basan en criterios distintos, as, por ejemplo, en USA se utiliza el trmino "Bentonitas del Sur" (Southern Bentonites) como equivalentes de bentonitas clcicas, ya que la mayor parte de la bentonita clcica norteamericana se explota cerca del Golfo de Mxico, denominndose "bentonita tipo Wyoming" a las bentonitas sdicas.



III) PROCEDIMIENTO

a) Pesar 2g de bentonita previamente secada entre 105-110C. b) En una probeta de 100cc. Llenar agua destilada hasta unos 80-90cc. c) Se aade pequeas porciones de arcilla de tal manera que caiga en el

fondo de la probeta hasta completar los 2 g de la muestra utilizada. d) Se deja sedimentar durante 24 horas

IV) MATERIALES Y EQUIPOS USADOS EN EL ANALISIS 1. Balanza 2. Probeta de 100ml 3. Estufa



V) RESULTADO DEL ANALISIS Pesamos los 2g de bentonita y lo calentamos.

En una probeta de 100ml aadimos unos 80 ml de H2O destilada y luego agregamos poco a poco la muestra.

Al dejar sedimentar por 24 horas se observ un ligero aumento de volumen de unos 2 ml aproximadamente.



PRACTICA N7: DETERMINACION DE CARBONATOS

I) OBJETIVOS - Determinar el porcentaje de carbonato contenido en la muestra.


En las determinaciones del mtodo de valoracin cido-base se consideran las determinaciones de carbonatos, bicarbonatos y mezcla de carbonatos y alcalis. Para este ltimo caso se aplica el mtodo de titulacin sucesiva donde una cantidad de sustancia se analiza en presencia de dos indicadores.

Se considera los indicadores ms comunes: anaranjado de metilo y fenoltalena. Una solucin que contiene carbonatos al ser titulado con un cido (HCl) hace que se convierta en bicarbonato que finalmente se transforma en H2CO3 siendo la reaccin:

Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl (fenoltalena) NaHCO3 + HCl H2CO3 + NaCl

Na2CO3 + 2HCl H2CO3 + 2NaCl (anaranjado de metilo) Para convertir el carbonato en bicarbonato, se necesitar un volumen de HCl en presencia de fenoltalena igual a la mitad del volumen total en presencia de Anaranjado de metilo para titular.



III) PROCEDIMIENTO a) Pesar 2g de bentonita previamente secada y vaciarlo en un matraz de

250cc. b) Agregar al matraz 5cc. De H2O destilada, luego aadirle HCl 0.1N en

exceso

c) Llevar la mezcla a ebullicin en una cocina elctrica durante 10-15 minutos. d) Enfriar y diluir con 55cc. de H2O destilada, luego aadir 4 a 5 gotas de

fenolftalena y valorar con una solucin de NaOH

IV) MATERIALES 1. Balanza 2. Matraz Erlenmeyer 3. Bureta 4. Soporte universal 5. Envudo 6. Cocina elctrica



V) RESULTADO DEL ANALISIS Pesamos 2g de bentonita y lo vaciamos en un matraz. Luego agregamos

agua destilada y HCl en exceso y llevamos a calentar.

Valoramos con el NaOH utilizando como indicador fenolftalena.



Resultados:

Datos: Va= 14.7 Vb= 14.6 M= 2

Va= volumen en ml. De HCl 0.10N aadidos inicialmente.

Vb= volumen en ml. De NaOH 0.10 consumido.

M= peso de arcilla (bentonita) en gramos.

%CaCO3 = !"!#$ x100

%CaCO3 = ..

x100 %CaCO3 = 5%

Nuestra muestra contiene 5% de carbonatos.



4) DISEO DE COLADA

Mediante el colado se manufacturan muchas piezas y componentes presentando una tendencia importante hacia la automatizacin del proceso de fundicin (maquinarias y sistemas de control) y la creciente demanda de piezas fundidas de alta calidad. FUNDICION EN ARENA La fundicin en arena consiste en colocar un modelo con la forma de la pieza deseada en arena para crear una impresin, incorporar un sistema de alimentacin, llenar la cavidad resultante de metal fundido, dejar que el metal se enfre hasta que se solidifique, romper el molde de arena y retirar la fundicin. Arena Se utiliza mayormente arena de slice. Es econmica y de gran resistencia a altas temperaturas, utilizndose preferentemente la arena de lago (sinttica), Comnmente se la acondiciona antes de su uso mediante aditivos tales como arcilla (aglutinante), arenas de zirconio (ZrSiO4), olivino (Mg2Si04), silicato de hierro (Fe2Si04) y cromita (FeCr204).

Tipos De Moldes De Arena

Arena de moldeo verde: consiste en una mezcla de arena, arcilla y agua. Es el material de moldeo ms conocido y se utilizan en fundiciones grandes (gran resistencia). Molde de caja fra: se agregan aglutinantes orgnicos e inorgnicos en la arena para lograr mayor resistencia. Son dimensionalmente ms precisos y costosos. Molde no cocido: se mezcla una resina sinttica lquida con la arena dejando endurecer a temperatura ambiente (curado en fro). Los componentes principales de los moldes de arena son: el molde mismo, la copa de vaciado, el bebedero, el sistema de alimentacin, las mazarotas, los corazones y los respiradores.



MODELOS Los modelos se utilizan para moldear la mezcla de arena a la forma de la fundicin. Pueden ser fabricados de una combinacin de materiales para reducir el desgaste. Son de diseo diverso segn la aplicacin y requerimiento econmico. Estos deben prever la contraccin del metal, la facilidad de extraccin del molde de arena y un flujo adecuado del metal en la cavidad del molde.

CORAZONES Los corazones se utilizan para fundiciones con cavidades o pasajes internos. Se colocan en la cavidad del molde antes de la colada y son extrados de la pieza terminada durante la limpieza y el procesamiento posterior. Por lo general se fabrican de manera similar a los moldes.

MAQUINAS PARA EL MOLDEO DE LA ARENA Se utilizan para compactar la mezcla de arena alrededor del modelo logrando alta calidad y velocidad de produccin. Estas pueden ser de moldeo vertical sin caja, por lanzadores de arena, moldeo por impacto y moldeo por vaco.

PRCTICA DE FUNDICIN EN ARENA Antes del vaciado del metal fundido en la cavidad del molde, ste debe estar sujetado para impedir la separacin de las secciones. Se debe minimizar la turbulencia, permitir el escape de aire y de gases, mantener los gradientes de temperatura apropiado y suministro de metal durante la solidificacin. Una vez desmoldada, se eliminan las capas de arena y xido adheridas a la fundicin, as como tambin las mazarotas y sistemas de alimentacin. Debido a que el acabado superficial depende del molde utilizado, son generalmente speras y granuladas.



MOLDEO EN CASCARA La fundicin en molde consiste en calentar el modelo sobre un metal ferroso o de aluminio (175-370C) recubierto con un agente separador (silicn) y sujeto a una cmara que contiene arena fina con 2,4 a 4 % de aglutinante de resina termoestable la cual recubre el modelo (por volteo o soplado). Este conjunto se coloca dentro de un horno para completar el curado de la resina. Este proceso puede producir muchos tipos de fundicin con estrecha tolerancias dimensionales y un buen acabado superficial.

FUNDICION EN MODELO CONSUMIBLE El proceso de fundicin de modelo consumible utiliza en modelo de poliestireno, el cual se evapora en contacto con el metal fundido para forma una cavidad para la fundicin. Para ello se colocan perlas de poliestireno crudo desechable con 5 a 8 % de pentano en un dado precalentado (de aluminio) dejando que se expanda y tome la forma de la cavidad del dado y se aplica ms calor a fin de fundir y unir las perlas entre s. El modelo as obtenido se coloca en una caja de moldeo junto con arena compactada y sin retirarlo se vaca el metal fundido en el molde la cual vaporiza el modelo. Aplicaciones tpicas para este proceso son las cabezas de cilindro, los cigeales, los componentes de frenos y los mltiples para automvil.

FUNDICION EN MOLDE DE YESO La fundicin en molde de yeso emplea sulfato de calcio con la adicin de talco y harina de slice para mejorar la resistencia del molde y controlar el tiempo requerido para el curado del yeso. Estos componentes se mezclan con agua y el barro resultante en vaciado sobre el modelo. Las piezas obtenidas tienen detalles finos con un buen acabado superficial, presenta una estructura de grano ms uniforme y con menos deformacin por lo



que se conoce como fundicin de precisin y se utiliza nicamente para aluminio, magnesio, zinc y algunas aleaciones en base a cobre.

FUNDICION EN MOLDE CERAMICO El proceso de fundicin en molde cermico es similar al proceso de molde de yeso, con la excepcin que utiliza materiales refractarios para el molde hacindolo adecuado para aplicaciones de altas temperaturas. Las piezas que tpicamente se fabrican son impulsores, cortadores para operaciones de maquinado, dados para trabajo en metal y moldes para la fabricacin de componentes de plstico o de hule.

FUNDICION POR REVESTIMIENTO En el proceso de fundicin por revestimiento, el modelo es revestido con un material refractario (slice fina) y presenta la ventaja de ser reutilizables. Este proceso resulta adecuado para la fundicin de aleaciones de alto punto de fusin con un buen acabado superficial y tolerancias dimensionales. Las piezas tpicas que se fabrican son componente para equipo de oficina as como componentes mecnicos como engranes, levas, vlvulas y trinquetes.

FUNDICION AL VACIO En la fundicin al vaco se reduce la presin del aire en el interior del molde aproximadamente dos terceras partes de la presin atmosfrica, lo que permite la succin del metal fundido en las cavidades del molde que es sujeto con un brazo robtico y es sumergido parcialmente en el metal fundido que se encuentra en un horno de Induccin. Este proceso es adecuado para formas complejas de pared delgada con propiedades uniformes. Usualmente involucran metales reactivos tales como aluminio, titanio, zirconio y hafnio.



FUNDICION EN MOLDE PERMANENTE En la fundicin en molde permanente los moldes se fabrican de hierro colado, acero, bronce, grafito o aleaciones de metal refractario recubiertos por un barro refractario o grafito a fin de incrementar la vida til. Estos son calentados antes del vaciado del metal fundido para facilitar el flujo y reducir el dao por gradiente trmico. Las piezas tpicas fabricadas son pistones automotrices, cabezas de cilindro, las bielas, los discos para engranes y utensilios de cocina.

FUNDICION A PRESION En el proceso por fundicin a presin, el metal fundido es obligado a fluir hacia arriba por presin de gas en un molde de grafito o de metal y es mantenida hasta que el metal se haya solidificado totalmente dentro del molde. Este procedimiento es utilizado para fundiciones de alta calidad.

FUNDICION CENTRIFUGA La fundicin centrifuga utiliza la fuerza de inercia causada por la rotacin para distribuir el metal fundido en las cavidades del molde la cual puede clasificarse como:

Fundicin centrfuga verdadera: se producen piezas cilndricas de buena calidad, precisin dimensional y detalle superficial tales como bujes, camisas de cilindro de motos y anillos de cojinete. Fundicin semicentrfuga: se utiliza para colar piezas con simetra rotacional. Centrifugados: el metal fundido se vaca sobre el eje de rotacin y es obligado a pasar por el molde debido a la fuerza centrfuga.

HORNOS DE FUSIN Los hornos se cargan con materiales de fusin consistentes de metal, elementos de aleacin y otros materiales como el fundente y formadores de escorias o escorificantes. La seleccin del horno depende de: consideraciones econmicas, composicin y punto de fusin de la aleacin a fundir, control de la atmsfera del



horno, capacidad y rapidez de fusin, consideraciones ecolgicas, suministro de energa y disponibilidad. Los hornos de fusin comnmente utilizados son: Hornos de arco elctrico: se utilizan ampliamente y presentan ventajas como rapidez de fusin, menor contaminacin y capacidad de conservar el metal fundido para efectos de aleacin.

Hornos de induccin: tiles en fundidores pequeas de composicin controlada. Estos pueden ser de induccin sin ncleo (corriente de alta frecuencia para mezclado) de ncleo (corriente de baja frecuencia para sobrecalentar)

Hornos de crisol: son calentados por medio de diversos combustibles (gas, petrleo combustible, electricidad) y permiten la fundicin de muchos metales ferrosos y no ferrosos.

Cubilotes: son recipientes de acero verticales recubiertos de refractario cargados con capas alternadas de metal, coque y fundente. Permiten elevadas velocidades de fusin y cantidad de metal fundido.

Fusin por levitacin: el metal a fundir es suspendido magnticamente y mediante una bobina de induccin se funde y fluye hacia un molde colocado debajo de la bobina. Estas fundiciones estn libres de inclusiones y tienen una estructura de grano fino uniforme.

CONSIDERACIONES DE DISEO Los principios de diseo fueron establecidos principalmente debido a la experiencia prctica. Actualmente se est adoptando el uso de mtodos analticos, modelado de procesos y tcnicas de diseo y manufactura asistida por computadora con la finalidad de mayor productividad, calidad y menor costo de las piezas fundidas.



Diseo Para La Fundicin En Molde Desechable Esquinas, ngulos y espesor de la seccin: se deben evitar concentradores de tensiones que puedan causar agrietamiento durante la solidificacin y los cambios de seccin deben ser suaves. reas planas: se debe evitar reas grandes que puedan torcerse por gradiente de temperatura o formar un mal acabado superficial por flujo no uniforme. Contracciones: debern existir tolerancias en las dimensiones del modelo durante la solidificacin y enfriamiento. Lnea de particin: es deseable que quede a lo largo de un plano nico Angulo de salida: permite la extraccin del modelo sin daar el molde Tolerancias dimensionales: deben ser tan amplias como sea posible y dependen del proceso de fundicin, tamao y tipo de modelo usado. Holgura de maquinado: previstas debido a operaciones adicionales sobre el diseo. Esfuerzos residuales: se deben a diferentes velocidades de enfriamiento y su relajacin evita distorsiones en aplicaciones crticas.

Diseo Para La Fundicin En Molde Permanente Son similares a los correspondientes a la fundicin en molde consumible. Involucran consideraciones especiales para su diseo y herramental y presentan mayor precisin dimensional.

COLADA El proceso de colada se usa para colar o moldear materiales como metales, plsticos y cermicas. La colada se puede clasificar por el tipo de molde utilizado ( permanente o no permanente ) o por la forma en la cual entra el material al molde (colada por gravedad y fundicin a presin ).



DISEO DE COLADA REALIZADA EN EL TALLER DE METALURGIA

P0 = 222.5g P0 : Peso de la pieza.

P = P0 + 35%P0 = 0.3Kg P: Peso bruto de la pieza.

H = 14cm H : Altura de la colada.

E = 5mm E : Espesor predominante.

S = 1.44 S : Factor.

C = 0.55 C : Factor de velocidad.

D= 2.7Kg/cm3 D: Densidad del aluminio.

Calculo del tiempo de colada:

T = &() = 1.4450.3 = 1.65s

Calculo del rea de ataque:

a = .-

.-/-0-1 = .-.

.-.--. = 0.74cm2

Calculo de la seccin del canal:

Scanal = a = 0.74 = 1.11cm

2

Calculo de la seccin del bebedero:

Sbebedero = Scanal = 1.11 = 1.48cm

2



Calculo del dimetro del bebedero:

Sbebedero = 2-

=4-.2 = 1.37cm

Preparamos nuestro molde con la arena del rio chilln.



Nuestro molde est listo para la fundicin.



Procedemos a encender el horno y esperamos que se funda el aluminio.



Procedemos hacer la colada.



Resultado de la fundicin que obtuvimos.



5) CONCLUSIONES

La arena del rio chilln que tuvimos como muestra se puede usar como arena de moldeo y obtener productos pequeos y gruesos de buena calidad.

La arena del rio chilln contiene 5% de arcilla lo que lo hace tener propiedades similares a la arena verde.

Laboratorio de Arenas - Arena Del Rio Chillon

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