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DETERMINACIÓN DEL TIPO DE MOLDEO PARA LA FABRICACIÓN DE CONECTORES DE COBRE VÍA HORNO BASCULANTE DE CRISOL

MARINELSA BAEZ PINEDA

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA INGENIERÍA METALÚRGICA TUNJA 2018

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DETERMINACIÓN DEL TIPO DE MOLDEO PARA LA FABRICACIÓN DE CONECTORES DE COBRE VÍA HORNO BASCULANTE DE CRISOL

MARINELSA BAEZ PINEDA CODIGO: 200820452

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de INGENIERO METALÚRGICO

Director: FABIO RAÚL PÉREZ VILLAMIL MAGISTER EN INGENIERÍA DE MATERIALES

UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA INGENIERÍA METALÚRGICA TUNJA

2018

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Nota de Aceptación

Firma del Presidente del Jurado

Firma Jurado

Firma Jurado

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“La autoridad científica de la facultad de ingeniería reside en ella misma, por lo tanto no responde por las opiniones expresadas en éste proyecto de grado”

“Se autoriza la reproducción indicando su origen”

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DEDICATORIA

A DIOS, Por permitirme lograr una meta más

A mis dos hijos Carlos jerónimo y paula Isabel que han sido mi fuente de motivación e inspiración para poder superarme cada día y así poder luchar para que la vida nos depare un futuro mejor. A mi esposo Carlos Parada por su sacrificio y esfuerzo, por darme una carrera para nuestro futuro y por crecer en mi capacidad. A mi madre que con sus palabras de aliento no me dejaban decaer para que siguiera adelante.

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AGRADECIMIENTOS

Mis sinceros agradecimientos a todos quienes permitieron y apoyaron la realización del presente trabajo: A mi director de tesis Fabio Raúl Pérez Villamil por sus valiosos consejos y mi guía en este proyecto. A el ingeniero electromecánico Yefersson Medina por su orientación, esfuerzo, dedicación y tiempo empleado en el desarrollo de este proyecto. Ingeniero metalúrgico Hugo reyes por su ayuda y consejos. A Carlos Eduardo parada por su apoyo, comprensión y colaboración. Y a todas aquellas personas que de otra forma ayudaron a la realización de este proyecto.

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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 15 2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 17 2.1 MARCO HISTÓRICO ...................................................................................... 17 2.2 HORNOS ......................................................................................................... 18

2.2.1 Hornos de crisol. ...................................................................................... 18 2.2.2 Hornos de Inducción. . .............................................................................. 19 2.3 FUNDICIÓN EN MOLDES PERDIDOS ........................................................... 20

2.3.1 Fundición en arena. ..................................................................................... 21 2.4 Morfología de los granos de arena. ................................................................. 22 2.4.1 Resinas autofraguantes. . ........................................................................... 22 2.4.2 Arena con silicato de sodio y CO2.. ............................................................. 23

2.4.3 Arena en verde. .......................................................................................... 24 2.5 MODELOS ...................................................................................................... 24

2.5.1 Tipos de modelos. ...................................................................................... 25 2.5.2 Modelos divididos. ...................................................................................... 25 2.5.3 Modelos de una sola pieza. ......................................................................... 25

2.6 MOLDES ......................................................................................................... 25 2.7 El cobre ........................................................................................................... 26

2.7.1 Aplicaciones del cobre. . ............................................................................. 27 2.7.2 Fundición del Cobre. .................................................................................. 28

2.7.3 Proceso de fundición del mineral al cobre puro. . ........................................ 28 2.7.4 Recepción y Muestreo. ................................................................................ 28

2.7.5 Proceso de fusión. . ...................................................................................... 29 2.7.6 Proceso de Conversión. ............................................................................ 29 2.7.7 Proceso de Pirorrefinación. . ...................................................................... 29

2.8 MICRO FUNDICIÓN. ...................................................................................... 29 2.9 ANÁLISIS TEÓRICO DE LA CONTRACCIÓN DEL COBRE .......................... 30 2.10 SELECCIÓN DE MODELOS PARA LA OPERACIÓN DE MOLDEO ............ 31

2.11 CONECTORES ELÉCTRICOS. .................................................................... 31 2.12 SISTEMAS DE ALIMENTACION .................................................................. 35 2.13 MÓDULO TÉRMICO ..................................................................................... 35 2.14 PRESIÓN METALOSTATICA ....................................................................... 36 2.15 FACTORES CONDUCTORES ...................................................................... 37

2.16 MATERIALES CONDUCTORES. ................................................................. 37 2.17 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE CONECTORES ...................................... 38

2.18 CONECTORES BIMETALICOS .................................................................... 38 2.19 RECUBRIMIENTOS. ..................................................................................... 39 2.20 TIPOS DE RECUBRIMIENTO DE LOS CABLES ELÉCTRICOS .................. 39 2.20.1 AISLAMIENTO ........................................................................................... 39 2.21 ELEMENTOS ROSCADOS. .......................................................................... 39

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2.22 DESIGNACIÓN DE LOS TORNILLOS .......................................................... 39 2.23 ESTUDIO DE MERCADOS ........................................................................... 40 3. PROCESO EXPERIMENTAL ............................................................................ 42 3.1 EQUIPOS, MATERIALES E INSUMOS UTILIZADOS EN LA INVESTIGACIÓN. .................................................................................................. 42 3.1.1 Arena sílice. ............................................................................................... 42 3.1.2 Arena de relleno. .......................................................................................... 43 3.1.3 Arena de contacto. ..................................................................................... 43 3.2 CAJAS PARA MOLDEO ................................................................................. 44

3.3 RESINAS AUTOFRAGUANTES ..................................................................... 45 3.4 SILICATO DE SODIO Y CO2 .......................................................................... 46 3.4.1 Principio Básico el CO2. ............................................................................... 46

3.5 CHATARRA DE COBRE ................................................................................. 47 3.6 DESULFURANTES ......................................................................................... 48 3.6.1 Cupro Fosforo. . ........................................................................................... 48

3.7 HORNO DE INDUCCIÓN ................................................................................ 49 3.8 CRISOL ........................................................................................................... 50 3.9 MATERIALES UTILIZADOS EN PROCESO DE MOLDEO ............................ 50

3.10 MAQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS ........................................................ 52 3.11 PÉNDULO DE CHARPY ............................................................................... 53

3.12 DURÓMETRO ............................................................................................... 54 4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FUNDICIÓN PARA LA FABRICACIÓN DE CONECTORES DE COBRE. ................................................................................. 56

4.1 PREPARACIÓN DE LA ARENA PARA MOLDE EN VERDE .......................... 56

4.1.1 Preparación de arena en molde de CO2. ................................................... 57 4.1.2 Preparación de arena en molde resinas autofraguantes. . ......................... 58 4.1.3 Preparación de materiales para la fabricación de la coquilla ........................ 59

4.2 MODELERÍA ................................................................................................... 61 4.3 CÁLCULOS DE SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ............................................ 61 4.3.1 Sistema de alimentación conectores de cobre .............................................. 61

4.3.2 Balance de Carga ........................................................................................ 62 4.4 FUNDICIÓN, colado y desmolde de conectores de cobre .............................. 64 4.4.1 Fusión de cobre. ........................................................................................... 64 4.4.2 Colado. ....................................................................................................... 65

4.4.3 Desmolde de piezas fundidas. .................................................................. 66 4.5 ENSAYOS DE LABORATORIO ...................................................................... 68 4.6 ENSAYO DE TRACCIÓN ................................................................................ 68

4.7 ENSAYO DE DUREZA .................................................................................... 71 4.8 ENSAYO CONDUCTIVIDAD .......................................................................... 73 4.9 ENSAYO DE CHARPY ................................................................................... 80 5. ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................................... 83

5.1 CONTRACCIÓN DEL COBRE EN 4 TIPOS DE MOLDEO: ............................ 83 5.2 DEFECTOLOGIA DE LAS PIEZAS FUNDIDAS ............................................. 86 5.2.1 Defectologia de las piezas fundidas en arena verde. .................................... 87 5.2.2 Moldeo en arena con CO2 ........................................................................... 88

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5.2.3 Defectologia de moldeo en coquilla ............................................................. 89 6. CONCLUSIONES ............................................................................................. 92 7. RECOMENDACIONES ..................................................................................... 93 8. BIBLIOGRAFÍA e INFOGRAFÍA ....................................................................... 94

9. ANEXOS ........................................................................................................... 95

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LISTA DE TABLAS

Tabla 1. características de materiales para modelos. ............................................ 24 Tabla 2. Contracción del cobre. ............................................................................. 31

Tabla 3. Propiedades de los conductores. ............................................................. 33 Tabla 4. Características físicas del modelo Conector tipo GC ............................... 34 Tabla 5. Características físicas del modelo Conector tipo GAR............................. 34 Tabla 6. Características físicas del modelo. Conector tipo GD ............................. 34 Tabla 7. Características físicas del modelo. Conector tipo GB .............................. 35

Tabla 8. Porcentaje de quemado para el cobre ..................................................... 64 Tabla 9, Valores de resistencia y resistividad de las tres probetas de Cobre. ....... 80

Tabla 10. Datos prueba de charpy ......................................................................... 82

Tabla 11. Datos prueba charpy. ............................................................................. 82

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LISTA DE GRAFICAS

GRAFICA 1. Ensayo de tracción F vs X la barra de cobre. .................................. 71 GRAFICA 2. Ensayo de dureza con los 4 tipos de moldes ................................... 72 GRAFICA 3. Resultados de dispersión de la prueba de resistividad PROBETA 1 77 GRAFICA 4. Resultados de dispersión de la prueba de resistividad PROBETA 2 78 GRAFICA 5. Resultados de dispersión de la prueba de resistividad PROBETA 3 79

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LISTA DE ILUSTRACIONES

Ilustración 1. Pasos de producción operación típica de fundición en arena ........... 21 Ilustración 2. Morfología de los granos de arena. .................................................. 22

Ilustración 3. Molde de CO₂ ................................................................................... 23 Ilustración 4. Molde para fundición de arena ......................................................... 26 Ilustración 5. Presión metalostatica de los modelos metálicos .............................. 36 Ilustración 6. Arena Silice ...................................................................................... 42 Ilustración 7. Arena de relleno ............................................................................... 43 Ilustración 8. Arena de contacto mezclada con bentonita y agua .......................... 44 Ilustración 9. Cajas de moldeo ............................................................................... 45 Ilustración 10. Resinas Autofraguantes ................................................................ 46 Ilustración 11. Crisol UPTC .................................................................................... 50 Ilustración 12. Tamiz .............................................................................................. 51 Ilustración 13. Tubos .............................................................................................. 51 Ilustración 14. Apisonador ..................................................................................... 52 Ilustración 15. Máquina de ensayos ....................................................................... 53 Ilustración 16. Péndulo de Charpy ......................................................................... 54 Ilustración 17. Durómetro ....................................................................................... 55 Ilustración 18. Cajas con moldeo en arena verde .................................................. 57 Ilustración 19. Cajas con molde de arena al CO2 .................................................. 58 Ilustración 20. Cajas con moldeo resinas autofraguantes ...................................... 59 Ilustración 21. Modelo de coquilla para la fabricación de conectores de cobre ..... 60 Ilustración 22. Colado en molde verde conectores de cobre ................................. 65 Ilustración 23. Colado en molde de resinas autofraguantes .................................. 65 Ilustración 24. Molde en CO2................................................................................. 65 Ilustración 25. Colado en moldeo en coquilla ........................................................ 66

Ilustración 26. Desmoldeo de conectores de cobre en moldeo en resinas autofraguantes ....................................................................................................... 67 Ilustración 27. Desmoldéo en CO2 ........................................................................ 67

Ilustración 28. Desmoldéo en coquilla ................................................................... 68 Ilustración 29. Ensayo de tracción para una barra de cobre en la UPTC .............. 69 Ilustración 30. Ensayo de dureza laboratorio UPTC .............................................. 72

Ilustración 31. Prototipo del montaje para realizar la prueba de conductividad ..... 74 Ilustración 32. Curva de enfriamiento de un metal puro ......................................... 83 Ilustración 33. Parámetros de medida tomados para verificar la contracción del material longitud (L), ancho (W), espesor (T)......................................................... 84

Ilustración 34. Defectos de una pieza movida de dimensiones inexactas. ............ 87 Ilustración 35. Defecto de una pieza con incrustaciones de arena ........................ 87 Ilustración 36. Defecto de una pieza con arena vitrificada ..................................... 88

Ilustración 37. Pieza con porosidades de gas ........................................................ 88 Ilustración 38. Pieza con desplazamiento .............................................................. 89 Ilustración 39. Pieza con rechupe .......................................................................... 89 Ilustración 40. Pieza con grieta .............................................................................. 90

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LISTA DE ANEXOS

ANEXO 1. DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 1 ............................................. 95 ANEXO 2. DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 2 ............................................. 96

ANEXO 3. DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 3 ............................................. 97 ANEXO 4. PLANO COQUILLA 1 ............................. ¡Error! Marcador no definido.

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RESUMEN

A través de este trabajo se busca identificar el proceso más apropiado de moldeo para producir una línea de conectores eléctricos de cobre por fundición. Para esto fue necesario acudir a un estudio sobre los materiales, máquinas y herramientas necesarios para moldear antes de verter la colada de cobre, adicional a esto se procede a realizar ensayos mecánicos de dureza, tracción e impacto tipo Charpy al igual que su evaluación eléctrica de conductividad con el fin de verificar la calidad de las piezas fundidas.

Para la realización del trabajo se acudió a probar 4 tipos de moldeo

Moldeo en verde, Moldeo con silicato de sodio, Moldeo con resinas autofraguantes y Moldeo con coquilla.

Después de probar los cuatro tipos de moldeo se puede indicar que cada moldeo tiene ventajas y desventajas. El moldeo en verde requiere un menor costo de inversión para su desarrollo como ventaja, pero la calidad de sus productos no es

la mejor de los cuatro procesos, con el de CO2 se obtiene la dureza deseada, pero después de verter la colada y con el posterior enfriamiento de la pieza, la arena se incinera generando una dureza tal que dificulta el descorazonado y desmoldeo de las piezas, esto tiene un impacto ambiental negativo porque la

arena no se puede recuperar. Los machos elaborados con arena CO2 tienen

menor tiempo de vida, puesto que las condiciones ambientales como la humedad o la temperatura pueden afectar gravemente el macho, impidiendo su

almacenamiento por largos periodos de tiempo. En el moldeo con resinas autofraguantes permite la fabricación de piezas de mayor tamaño, geometrías más complejas y con mayor precisión dimensional y mejor acabado superficial, además

se facilita la reutilización de la arena por la evaporación del elemento aglutinante durante la colada, esto facilita el desmoldeo ya que al enfriarse la pieza la arena

se desintegra como resultado del choque térmico en el vertimiento de la colada, y

esto se ve reflejado en el tiempo de descorazonado 1,15 minutos y desmoldeo 5,16 minutos. El moldeo en Coquilla es mucho más caro que los moldes de arena en verde, pero resulta rentable si se fabrican con ellas un número elevado de piezas y además presenta otra ventaja, al ser el molde metálico, la velocidad a la que se enfría la pieza es alta, la precisión de las piezas obtenidas es mayor, así como presenta una muy buena calidad en el acabado de los productos.

Para revisar o constatar la calidad de cada tipo de moldeo se realizaron pruebas mecánicas y eléctricas a las probetas en cobre, fundidas bajo los distintos moldeos ya nombrados.

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INTRODUCCIÓN

El auge de la tecnología ha creado una gran competencia en el mercado para los fabricantes de productos, por esto es importante que las empresas investiguen las diferentes formas de mejorar sus procesos industriales de producción. Las empresas dedicadas a la fundición no son ajenas a esta competencia, y en ánimos de mejorar sus procesos productivos deben investigar qué tipo de moldeo es el más adecuado para garantizar la calidad de su producto. Aprovechando esta necesidad y en harás de poner en práctica los conocimientos adquiridos en la academia se investigarán 4 tipos de moldeo para lograr identificar el proceso más adecuado para el moldeo de conectores de cobre para sistemas de puesta a tierra eléctrica, que garantice una excelente calidad y que a su vez le permita ser competitivo en el mercado nacional. Los moldeos de mayor uso en la industria son arena verde, al CO2 este último es más utilizado para la fabricación de machos y coquilla. Sin embargo, el que se acerca más a las condiciones de nuestra pieza es el de resinas autofraguantes por precisión de dimensiones. El moldeo iba acompañado de la fusión en horno de inducción y el fijar los parámetros de fundición que no tuviese cambios y que estos no modifican las condiciones de metal fundido. En este caso se usaron las mismas condiciones de desoxidación y desgasificación al igual que los tiempos de fusión y las materias primas. Con el fin de evitar alguna variable que no se pueda controlar. Las piezas tienen entre 150 y 200 de gramos de peso y para el moldeo se usaron piezas desgastadas que se arreglaron y modificaron según la contracción para obtener las piezas definitivas y evitar al máximo cualquier tipo de mecanizado. Por último, era necesario calificar y evaluar la fundición a través de ensayos mecánicos y físicos, tracción y conductividad. Donde fue necesario adaptar un mecanismo y una probeta que se pudiera medir longitudinal y transversalmente. Con el fin de definir un proceso de moldeo acorde al conector, se elaboró primero moldeo en verde que es un sistema que elabora moldes con arena húmeda, bentonita, melaza y dextrina, no es adecuado para piezas grandes o con geometría compleja, ni para piezas que requieran un buen acabado superficial. El segundo es el proceso de CO2 que es el sistema tradicional de endurecimiento por gasificación; para moldes que requieran mayores resistencias el contenido de silicato debe ser alto con largos periodos de gaseado, es decir que necesita mayor cantidad de CO2 para obtener la firmeza deseada y el desmolde se toma más

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difícil. El tercero es el sistema de resinas autofraguantes este tipo de moldeo se suele emplear para producción de piezas en serie y piezas de gran tamaño. Las fundiciones que utilizan en su proceso resinas para la fabricación de moldes disponen de un circuito cerrado de arena que se va renovando permanentemente mediante adición de arena nueva. Un sistema utilizado con frecuencia es aprovechar la arena de los machos para la renovación, ya que estos se suelen fabricar con arena nueva. De esta forma se mantiene dentro de unos límites prefijados los elementos que pueden variar la resistencia y dureza de la arena. Por último, el sistema de coquilla: El moldeo en coquilla es un procedimiento de fundición que consiste en verter el material fundido en un canal que llega hasta un molde metálico, llamado coquilla. El molde se llena exclusivamente por el efecto de la gravedad. La elevada conductividad térmica del molde permite una refrigeración acelerada de la fundición. Esto a su vez proporciona una estructura hermética y de grano fino con propiedades mecánicas mejoradas, este proceso puede ser utilizado con éxito para manufactura en serie debido a que el moldeo en coquilla aumenta la productividad, mejora de la calidad de la fundición y una elevada rentabilidad de su producción. A diferencia del procedimiento de moldeo en arena, el moldeo en coquilla tiene mínimos requisitos de espacio.

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2. MARCO TEÓRICO

2.1 MARCO HISTÓRICO

En Suramérica, durante la época de la colonia, la técnica de fundición fue mayormente utilizada para la elaboración de herramientas, armas, elementos decorativos, etc., la forja y la fundición dentro de este ámbito se han mantenido muy relacionadas una con la otra, pues el maestro fundidor tenía conocimientos de herrería y forja. En el siglo XX surgieron talleres de herreros forjadores y fundidores que brindaban este servicio para una creciente demanda de herramientas y elementos realizados por medio de estas técnicas. En un primer momento de la fundición los moldes empleados eran de piedra, donde se tallaba la figura del elemento a elaborar. Para aquel entonces, el nivel alcanzado en el tallado en piedra permitía trabajos muy finos. Posteriormente se avanzó a la edad de bronce donde se empezaron a emplear técnicas para mejorar la solidez del metal fundido como también el uso de moldes compuestos por dos partes para elaborar piezas que tenían simetría bilateral.1 Con el creciente desarrollo de la industria del reciclaje en el país y el alto costo al que se cotizan los metales no ferrosos se ve un crecimiento bastante considerable en este rubro de la industria, no así en el tema de fundición de este tipo de materiales, a pesar de que presentan una baja temperatura de fusión y que es posible con una pequeña inversión una planta de fundición con los requerimientos de calidad de tal forma que puede ser competitiva. En la actualidad, la fundición se ha situado como uno de los procesos más prácticos para la elaboración de piezas de gran complejidad en cualquier metal. Una de las virtudes de la fundición es que es una de las cinco formas establecidas para la obtención de una pieza de uso industrial. Virtualmente, cualquier metal que puede ser fundido puede ser vertido en un molde para tomar la forma impresa en este. En términos de valor y volumen en la industria metalúrgica, la fundición se ve superada únicamente por el acero rolado. Anualmente, solo en Estados Unidos, más de 3000 instalaciones fundidoras producen de 12 a 14 millones de toneladas de fundición en las variedades ferrosas y no ferrosas. El valor anual de los productos de fundición se estima que se acerca a los $20 billones 2

1 INFANTE, Miguel y otros. La fundición en Suramérica. Colciencias. Bogotá 1979.

2 BIEDERMANN A. Tratado moderno de fundición de metales no Férreos, hornos eléctricos y

ensayo de los metales. 2º-Edición. Barcelona - España: Ed. José Montejo, 1955.

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2.2 HORNOS

En la fundición de metales no ferrosos especialmente cobre, se emplean diferentes tipos de hornos cuya función es transformar una serie de materias primas solidas entre ellas chatarra de cobre, cobre y elementos de aleación en metal líquido a determinadas temperaturas en la forma más económica dentro del tiempo y lugar necesario. Existe una amplia gama de procesos de fundición de metales no ferrosos en las cuales se emplean diferentes clases de hornos de acuerdo con el tamaño del taller, la cantidad y la calidad del material fundido, así como la disponibilidad de energía para su funcionamiento. En la selección del tipo y tamaño del horno se deben tener en cuenta los siguientes factores: El volumen de producción, el carácter de la aleación, disponibilidad y costo de combustible, las limitaciones de cada tipo de horno y el tamaño de la industria. Además, debe haber una relación entre el metal fundido en el horno y el elemento que lo va a recibir.3 2.2.1 Hornos de crisol. El proceso de fundir los metales en un crisol es uno de los más antiguos y sencillos oficios que dieron origen a las piezas y partes que existen. Se emplean todavía mucho en las plantas de fundición modernas, y probablemente se seguirá usando porque el costo inicial es barato y el metal se funde fuera del contacto con el combustible. Los hornos de crisol se suelen dividir en tres clases, según el procedimiento empleado para colar el caldo contenido en los crisoles o por la forma como el crisol está en el horno y de cómo se puede verter el líquido a los moldes.

Hornos de Crisol Removible. Los crisoles están totalmente dentro de la 2.2.1.1cámara del horno y se extraen de ella para colar metal. Pueden ser hornos de foso, hornos a nivel del suelo o bien hornos levantados respecto al suelo. El tipo de foso, el más antiguo, suele calentarse por coque que se carga alrededor y por encima de los crisoles (que se cierran con una tapa de refractario) para producir la fusión y el sobrecalentamiento sin necesidad de cargar más coque. El combustible descansa sobre una parrilla bajo la cual hay un cenicero, un sistema de soplo que le inyecta aire a presión y foso de cenizas.

3 CAPELLO, Edoardo. Tecnología de la Fundición. Barcelona: GUSTAVO GILI, S.A., 1966. p.176

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Hornos de Crisol Fijo no Basculables. En estos el crisol esta fijo al horno; 2.2.1.2sus bordes salen fuera de la cámara de caldeo y no hay de posibilidad de contacto con los gases de combustión. Como no pueden bascularse para verter el contenido del crisol, es necesario extraer el caldo con una cuchara; son adecuados cuando se necesita tomar pequeñas cantidades del metal a intervalos frecuentes, como p. ej., cuando se cuela en coquillas; pueden emplearse como hornos de espera con la sola misión de mantener el metal en estado líquido; pero en algunos casos también se efectúan en ellos la fusión. Su rendimiento térmico es más bajo para la fusión, sobre todo cuando trabaja a temperaturas altas, pero representan una verdadera unidad de fusión, de no mucha capacidad, que sirve para una gran variedad de trabajos.

Hornos Basculables de crisol fijo. Son análogos a los no basculables, pero 2.2.1.3con la gran diferencia de que la estructura total del horno puede inclinarse alrededor de un eje horizontal para efectuar la colada sin tener que recurrir a la extracción del caldo del crisol mediante cucharas introducidas en él. Lo mismo que los hornos de foso se pueden calentar con coque, con gas o con aceite. El horno no es más que una carcasa de acero suave revestida con materiales refractarios en forma de ladrillos. 2.2.2 Hornos de Inducción. Uno de los procesos de manufactura más

empleados en la industria de la fundición es el uso como reactor el horno de inducción de alta frecuencia. Esta se encarga de llevar los metales hasta el punto de fusión, para que el metal adopte la forma deseada a través de un molde. Dentro del proceso de formación de un ingeniero el conocimiento de este proceso permitirá tomar decisiones técnicas a la hora de diseñar productos o dirigir operaciones que involucren los procesos de fundición.

Hornos de inducción de alta frecuencia. Los hornos de inducción sin 2.2.2.1núcleo

se basan en la ley física según la cual los cuerpos metálicos sometidos a la acción de un campo magnético de corriente alternan se calientan tanto más cuanto más intenso es el campo magnético y cuanto más elevada es la frecuencia.

Están constituidos por una espiral cilíndrica (enfriada por circulación interior de agua) de tubo de cobre de sección rectangular o cuadrada, dentro de la cual va instalado un crisol que contiene el metal que se ha de fundir. Por efecto del campo magnético generado por la espiral se induce una corriente a la masa metálica y la energía eléctrica absorbida se transforma en calor. El crisol refractario no impide la acción del campo magnético.

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Mientras que en los hornos de baja frecuencia se emplea la corriente industrial de 42 a 50 Hz, en los hornos de alta frecuencia puede variar de 500 a 3000 Hz, pudiendo llegar a 20000 y más en pequeños hornos experimentales.

En los hornos de tipo industrial, la corriente de alta frecuencia es obtenida con grupos giratorios motor-alternador de alta frecuencia. Siendo bajísimo, sin embargo, el factor de potencia, hace falta disponer en serie o en paralelo de una batería de condensadores de capacidad tal que equilibren la corriente desfasada.

Hornos con núcleo, de baja frecuencia. Estos equipos tienen una bobina 2.2.2.2que rodea una pequeña porción de la unidad; es decir, la bobina o bobinas hace las veces de primaria y el bucle, o movimiento cerrado del propio metal fundido, de secundario; como el secundario, tiene una sola espira, éste se induce a sí mismo una corriente eléctrica de baja tensión y gran amperaje que produce el calor necesario para fundir. Se utiliza comúnmente en plantas de fundición no ferrosas y es particularmente adecuado para sobrecalentar (calentamientos por encima de la temperatura normal de fundición para mejorar la fluidez), mantenimiento (que lo hace adecuado para aplicaciones de fundición por inyección en matriz), y duplexado (uso de dos hornos para, por ejemplo, fundir el metal en uno y transferirlo al otro).

La fundición por inducción es extremadamente rápida, limpia y uniforme; cuando se realiza correctamente, es tan limpia que permite omitir la fase de purificación necesaria con otros métodos. La fuerza y magnitud de este campo varía en función de la potencia y corriente que pasa a través de la bobina y su número de espiras. El rango de capacidades de los hornos de inducción abarca desde menos de 1 kilogramo, hasta 320 toneladas y son utilizados para fundir toda clase de metales ferrosos y no ferrosos, incluso metales preciosos. El rango de frecuencias de operación de los hornos de inducción va desde la frecuencia de red (50 o 60 Hz) hasta los 10 KHz, en función del metal que se quiere fundir, la capacidad del horno y la unidad del inversor. Frecuencias menores generan más turbulencias en el metal y reducen la potencia que puede aplicarse al metal fundido.4

2.3 FUNDICIÓN EN MOLDES PERDIDOS

Para la fabricación de objetos con la técnica de moldeo a la cera perdida, se utiliza un modelo en cera. Este modelo previo es rodeado de una gruesa capa de material refractario que se solidifica; una vez endurecido, se mete en un horno, que derrite la figura de cera, saliendo ésta por unos orificios creados al efecto (de

4 CAPELLO, Edoardo. Tecnología de la Fundición. Barcelona: GUSTAVO GILI, S.A., 1966. p.179-183

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ahí su denominación) y, en su lugar, se inyecta el metal fundido, que adopta la forma exacta del modelo. Para extraer la figura es necesario retirar el molde. 2.3.1 Fundición en arena. El trabajar con arena permite trabajar metales con

altos puntos de fusión como el acero y el níquel. El proceso general de la fundición en arena comienza con la fabricación del modelo de la pieza a fundir, luego este modelo se coloca entre la arena para generar una cavidad negativa y se ubican los sistemas de alimentación que guiaran el metal fundido hacia las cavidades del molde. Una vez el metal se solidifica al interior de la cavidad, se destruye el molde y se extrae la pieza terminada; si se requiere se puede realizar el proceso de tratamiento térmico a la pieza fundida o realizar los procesos adicionales de acabados y controles necesarios.5 El siguiente es un esquema que muestra de forma esquemática el proceso de fundición en arena: Ilustración 1. Pasos de producción operación típica de fundición en arena

Fuente: http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/9627_fundicion.pdf.

5 Escuela Colombiana de Ingeniería “Julio Garavito” Laboratorio de Producción

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2.4 MORFOLOGÍA DE LOS GRANOS DE ARENA.

Los granos de arena pueden clasificarse por su forma y de esta depende su desempeño en el moldeo, en razón a que podrá colocar más aglutinante alrededor de él y podrá además distribuirlo mejor. El esqueleto de un molde de fundición es la arena y requiere de otros materiales que le den la consistencia y la plasticidad necesarias; las formas más comunes son: angular, redondeada, subangular y compuesta, ver ilustración 3, entre estos se destacan los granos redondos y angulares, en el caso de los componentes de las rocas sedimentarias químicas a partir de la forma de los componentes se puede distinguir los componentes ortoquímicos, que son cristales formados por precipitación en el lugar de la deposición y los componentes aloquímicos, que fueron transportados al lugar de la deposición de la roca como los intraclastos, los oolites, los fósiles y los pelets. Ilustración 2. Morfología de los granos de arena.

Fuente: http://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap05b-2.htm

2.4.1 Resinas autofraguantes. La técnica de moldeo con resina autofraguantes, también conocida como de curado en frío, es muy utilizada en fundición para la elaboración de moldes. Esta técnica requiere recubrir el modelo de la pieza con una mezcla que contiene uno o más tipos de arena, resina y endurecedor o catalizador. Dependiendo del tamaño de la pieza, se utilizan cajas o fosos en los que se introduce el modelo sobre el que se vierte la mezcla hasta su completo recubrimiento.

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Existen dos tipos de resinas las fenólicas y las Furánicas y son las más habituales en el moldeo, las sustancias más utilizadas se describen a continuación: Resinas fenólicas: formaldehído, fenol, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio. Resinas furánicas (resina de alcohol furfurílico-formol-urea): alcohol furfurílico, fenol, formaldehído. Endurecedores: gamma-butirolactona, carbonato de propileno. Catalizadores: ácido paratoluensulfónico, ácido sulfúrico. El sistema Fenólico Uretano permite una alta productividad, optimizando al máximo la vida de banco con relación a la curva de fraguado. Baja evolución de gases y niveles de olores muy aceptables. Buena fluidez de la arena, debido a la baja viscosidad de las resinas, lo que permite obtener buenos acabados superficiales de las piezas fundidas. Exento de Azufre y Fósforo.6 2.4.2 Arena con silicato de sodio y CO2. Es un moldeo que trata de endurecer moldes y corazones (machos) sin necesidad de aportes de calor. Se emplean arenas sílices, siendo el aglomerante el silicato sódico hidratado (Na2OSiO2XH2O). El molde se hace pasar a través de una corriente de CO2, reaccionando este con el silicato sódico y el agua. Esta reacción da como resultado un carbonato de sodio y un gel de sílice, que es el elemento fundamental como aglutinante de la arena. Los modelos y las cajas utilizadas pueden ser los mismos que para el moldeo en arena en verde. Es recomendable no utilizar barnices para los modelos, ya que podrían reaccionar con los aglutinantes. El CO2 se encuentra en estado líquido (licuado) en una botella sometida a presión. Esta presión debe estar regulada a la salida de la botella a unos 15 kg/cm2, que es la recomendada. La salida del gas se produce a través de un sistema con una ventosa de caucho o, en último extremo, introduciendo una aguja. Esa operación dura unos 15 a 30 segundos, dependiendo del tamaño de la pieza.7

Ilustración 3. Molde de CO₂

Fuente: El autor

6 ASM Metals Handbook. Casting hotbox binder 9ed.U.S.A 19 92. VOL 15,9 ed. P.471

7 http://www.quiminet.com/archivos_empresa/a75a081e2ac1548fefddcfcffc6e8b7a.pdf

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2.4.3 Arena en verde. Se trata de un procedimiento puramente artesanal en el que la habilidad del moldeador es fundamental en el resultado final de la pieza, requiere gran especialización para un óptimo resultado. Básicamente consiste en el vaciado del metal fundido en un molde de arena que reproduce un modelo de la pieza que se desea, y esto se forma en el proceso de solidificación y enfriamiento para posteriormente proceder al desmoldeo y obtener la pieza. Este procedimiento requiere de instrumentación y técnicas particulares, así como una teoría aplicable en el diseño de cada uno de los sistemas involucrados. 8

2.5 MODELOS

Pieza, o conjunto de piezas, que tiene la forma de la unidad a fabricar. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que la forma del modelo no es nunca exactamente de la pieza. El modelo debe ser de forma ligeramente mayor, ya que el metal. Al enfriarse desde su temperatura de fusión hasta la temperatura ambiente, se contrae. Los modelos para fundición en arena serán los encargados de generar la cavidad en la arena para posteriormente fundir el metal en ella. El tamaño de los modelos debe contemplar los valores de contracción del metal fundido y los excesos de material para procesos de maquinados posteriores. La selección del material para el modelo dependerá de factores como: tamaño y forma de la fundición, precisión dimensional y la cantidad de ciclos que se quiera utilizar el modelo. En la siguiente tabla se aprecian las características de diferentes materiales para ser usados como modelos.

Tabla 1. Características de materiales para modelos.

CLASIFICACIÓN

CARACTERÍSTICA MADERA ALUMINIO ACERO PLÁSTICO HIERRO

FUNDIDO

Maquinabilidad E G F G G

Resistencia al Desgaste P G E F E

Resistencia Mecánica F G E G G

Peso E G P G P

Facilidad de Reparación E P G F G

Resistencia a la Corrosión E E P E P

Hinchamiento P E E E E

E Excelente G Bueno F Regular P Pobre

Como factor en la fatiga del operador

Fuente: D.C Ekey y W.R winder, Introduction to Foundry Technology, New York Mc Graw-Hill 1998

8 CAPELLO Eduardo. Tecnología de la Fundición. P 56

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2.5.1 Tipos de modelos. Modelo permanente o removible Son aquellos que Pueden usarse una y otra vez. Pueden ser fabricados de: • Madera • Plástico • Metal • Compuesto, mezclas de metal y resina o madera y resinas tipo epoxi. 2.5.2 Modelos divididos. Son de dos piezas y se elaboran de modo que cada parte forme una porción de la cavidad. Son de formas más complejas y se utilizan para mediana producción. Modelos de placa bipartidos: Son un tipo común de modelo de dos piezas, se monta cada mitad de uno o más modelos divididos sobre una placa sencilla. Este tipo de modelos se utilizan para grandes lotes de producción y para piezas pequeñas. Los modelos removibles pueden ser: • De una sola pieza • Divididos • De placa bipartidos 2.5.3 Modelos de una sola pieza. También llamados modelos sueltos o sólidos se utilizan por lo común para formas simples y para bajas cantidades de producción.

2.6 MOLDES

Los componentes principales de un molde para fundición en arena son: El molde esta soportado por una caja de moldeo: existe un molde tapa superior y molde base inferior, y la unión entre las dos formas la línea de partición. El bebedero es el conducto que recibe el metal y lo lleva hacia el interior del molde; el extremo del bebedero tiene forma de cono para facilitar el proceso de verter el metal fundido. La mazarota es una cavidad que se llena de metal fundido y suministra el metal adicional necesario para contrarrestar el proceso de contracción durante la solidificación del metal. Los canales de llenado llevan el metal fundido desde la mazarota hasta la cavidad del molde. Los insertos hechos en arena que permiten generar cavidades huecas dentro de la pieza fundida reciben el nombre de corazones. En ocasiones

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requieren de sujetadores para permanecer en la posición adecuada durante el proceso de verter el metal líquido. Los respiraderos que se realizan con agujas o sobre la portada de los machos tienen como función permitir el flujo hacia el exterior del aíre que desaloja de las cavidades y los gases que se acumulan durante el proceso de fundición en el interior del molde. La salida de los gases son fundamentales en evitar defectos comunes a piezas fundidas que son perforaciones internas diminutas de forma esférica que corresponden a los gases atrapados por el peso del metal en el interior de la pieza. Ilustración 4. Molde para fundición de arena

FUENTE: fundición protocolo. Curso de procesos de manufactura edición 2008-2facultad ingeniería

industrial laboratorio de producción colombiana de ingeniería p 9

2.7 EL COBRE

El descubrimiento del cobre fue en el año 6000 a.C. La primera edad del cobre se inició en Egipto y fueron quienes lo extendieron a África y el Mediterráneo durante su colonización. Los egipcios aprendieron a utilizarlo y extraer los minerales, principalmente el oro. Posteriormente se descubrieron las aleaciones, la primera fue la del cobre con estaño, para producir bronce, hecho que tuvo gran trascendencia. Los primeros trabajadores del cobre descubrieron que éste podía ser martillado y laminado con facilidad, para poder darle otras formas. Posterior al descubrimiento del bronce fue posible fundir gran variedad de piezas. Durante la edad media se descubrieron las propiedades de corrosión del cobre, bronce y

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latón haciendo que éstos metales, además de su uso decorativo, tuvieran más usos funcionales. Gran Bretaña fue el mayor productor de cobre durante un gran período del siglo XIX, lo cual alentó a otros países, como Estados Unidos y Chile, a la búsqueda de nuevos yacimientos. Según la riqueza de los minerales empleados se pueden utilizar dos técnicas en el proceso de obtención de dicho cobre, las cuales son: La vía húmeda; se emplea cuando el contenido en cobre es bajo. Consiste en disolver el material con ácido sulfúrico y recuperar después el cobre mediante electrólisis. La vía seca; es la técnica más habitual de obtención de cobre bruto, pero solo se puede utilizar si la riqueza del mineral supera el 10%. El mineral se somete a un proceso de trituración y molienda hasta reducirlo a polvo En la fase térmica, el cobre bruto se introduce en hornos especiales de afinación, en los que se reduce el óxido de cobre residual mediante gas natural. El cobre que sale del convertidor se vierte en moldes especiales para obtener las planchas que luego serán utilizadas como ánodo en la cuba electrolítica. En la fase electrolítica, se produce el afino final. El ánodo procede de los moldes de la fase anterior, mientras que el cátodo está formando por finas planchas de cobre puro. Al pasar la corriente, el cobre bruto se disuelve y va colocándose sobre las planchas del cátodo. En el fondo de la cuba se depositan unos barros electrolíticos que contienen pequeñas cantidades de otros metales, como oro y plata, que pueden ser recuperados. De este modo se consigue cobre electrolítico con una pureza superior al 99.85%.9 2.7.1 Aplicaciones del cobre. Gracias a su elevada conductividad para el calor y la electricidad, uno de los principales campos de aplicación del cobre es la fabricación de recipientes como calderas, serpentines y alambiques (industria química). Cuando se usa el cobre para circuitos de arriba con longitudes de recorrido de 200 pies o más, se utiliza comúnmente en la forma-estirado en frío debido a su mayor resistencia a la tracción. Para los tipos comunes de circuito de distribución local, donde varios son más cortos y la flexibilidad es deseable, se usa medio-duro-dibujado, o cobre recocido. Conectores mecánicos se utilizan ampliamente para juntas y grifos de cobre por encima. Cables de cobre subterráneas son generalmente hechas de cobre blando estándar debido a su mayor flexibilidad. El menor tamaño de los conductores de cobre ayuda a compensar los niveles de precios desfavorables debido a los ahorros en

9 Howard, E, D. Tratado práctico de fundición. Ediciones Aguilar. Madrid. 1962

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el aislante y material, así como la capacidad de poner posibilidades máximas de transporte en un determinado tamaño del conducto de revestimiento. 10

2.7.2 Fundición del Cobre. La fundición es el proceso de remover el metal de un mineral calentando para quemar el azufre y otras impurezas y crear un óxido en el proceso. Este mineral oxidado es reducido usando coque o carbón, removiendo el óxido y dejando el metal. 2.7.3 Proceso de fundición del mineral al cobre puro. El concentrado de cobre seco con una concentración del 31 % de cobre, se somete a procesos de pirometalurgia en hornos a grandes temperaturas, mediante los cuales el cobre del concentrado es transformado en cobre metálico y se separa de los otros minerales como fierro (Fe), azufre (S), sílice (Si) y otros. El proceso de fundición se realiza en cuatro etapas donde se tratan los minerales necesarios para dar característica al cobre. que son: 1.Recepción y muestreo. 2.Fusión. 3.Conversión. 4.Pirorrefinación

2.7.4 Recepción y Muestreo. En esta la primera fase el objetivo principal que se tiene es que como normalmente se trabaja con concentrados de diferentes procedencias, es necesario hacer un muestreo de ellos y clasificarlos de acuerdo con la concentración de cobre, hierro, azufre, sílice y porcentaje de humedad que tengan. Este proceso consiste en que el concentrado adquirido se deberá almacenar, donde se obtienen muestras que son sometidas a análisis de laboratorio para determinar los contenidos de cobre, hierro, azufre, sílice y la humedad, información que es fundamental para iniciar el proceso de fusión del cobre. El contenido máximo de humedad es de 8%, ya que, con valores superiores, el concentrado se comporta como barro difícil de manipular y exige más energía para la fusión. De acuerdo con los resultados de los contenidos de cobre, el material se clasifica y almacena. Para garantizar un buen producto final.

10

https://www.codelco.com/usos-del-cobre/prontus_codelco/2011-06-03/223706.html

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2.7.5 Proceso de fusión. En esta segunda parte el objetivo es lograr el cambio de

estado que permite que el concentrado pase de estado sólido a líquido para que el cobre se separe de los otros elementos que componen el concentrado. Y como ocurre esto, en la fusión el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas (1200 ºC) para lograr el cambio de estado de sólido a líquido. Al pasar al estado líquido, los elementos que componen los minerales presentes en el concentrado se separan según su peso, quedando los más livianos en la parte superior del fundido, mientras que el cobre, que es más pesado se concentra en la parte baja. De esta forma es posible separar ambas partes vaciándolas por vías distintas. 2.7.6 Proceso de Conversión. El convertidor Pierce-Smith consiste en un reactor cilíndrico de 4,5 m de diámetro por 11 m de largo, aproximadamente, donde se procesan separadamente el eje proveniente del horno de reverbero y el metal blanco proveniente del convertidor teniente. Este es un proceso cerrado, es decir, una misma carga es tratada y llevada hasta el final, sin recarga de material. Finamente se obtiene cobre blíster, con una pureza de 96% de cobre. 2.7.7 Proceso de Pirorrefinación. Este es un proceso especial que se aplica en algunas fundiciones, como en la fundición de Caletones, donde el cobre blíster es sometido a un proceso final de refinación en un horno basculante, mediante la introducción de troncos de eucaliptus. En este caso, la ignición de la madera permite captar el oxígeno que contiene el cobre blíster como impureza y lo transforma en anhídrido carbónico (CO2), que es liberado a la atmósfera. De esta manera, la pureza del cobre se incrementa a 99,7% y el producto se denomina cobre RAF (refinado a fuego).11

2.8 MICRO FUNDICIÓN.

La micro fundición o fundición a la cera perdida es un proceso de producción de piezas de acero y aleaciones que permite obtener partes con diseño intrincado y que requieran muy poco o ningún maquinado. Este proceso, conocido también como fundición de precisión y entrega de piezas cercanas a lo neto, tiene aplicación en la fabricación de piezas de poco peso y formas geométricas complejas. La micro fundición permite el empleo de cerca de 200 materiales. Esto, combinado con el adecuado tratamiento térmico, brinda una excelente condición de poder y resistencia a las piezas.

11

Riquezas mineras de Chile a nivel mundial. Álvaro González Letelier. Universidad de Chile 2000

30

En los países industrializados esta técnica se utiliza para fabricar más de 35.000 piezas para diferentes sectores industriales. La micro fundición ofrece dos ventajas esenciales: libertad de diseño y economía en la fabricación. Se pueden obtener piezas desde 5 x 5 x 5 milímetros hasta 250 x 250 x 250 milímetros, con masas que oscilen entre uno y tres mil gramos. El proceso parte de un modelo en bismuto del cual se realizan en cera la cantidad de piezas que se quiera producir. Estas se agrupan en un racimo que, mediante inmersión, se recubre en material cerámico. Luego, en un horno se derrite la cera para dejar libre el molde que va recibir el acero líquido. El molde se calienta previamente a 900 grados centígrados, con lo que se evitan varios problemas de la fundición corriente. Luego de la fundición se deja enfriar el material, se rompe el revestimiento cerámico y se realiza un granallado de desbaste. En esta forma, el racimo inicial de cera queda con piezas de acero u otras aleaciones iguales a las que se inyectaron.

Las piezas son separadas del racimo y se retocan con la ayuda de utilajes. Se efectúa un tratamiento térmico de recocido y normalizado, según las exigencias de cada pieza, un granallado fino y un control final de dimensiones, estructura y composición de las piezas.

2.9 ANÁLISIS TEÓRICO DE LA CONTRACCIÓN DEL COBRE

La contracción por solidificación ocurre en casi todos los tipo de metal esto es debido a que la fase solida tiene una densidad mayor que la liquida esto implica un cambio en el tamaño para el caso de la fundición como tenemos altas temperaturas para lograr que los metales logren su estado líquido y posteriormente se solidifican dentro de un molde pasando de estas altas temperaturas a la temperatura ambiente obviamente tendremos una disminución en su geometría por lo que es muy importante calcular la contracción de la pieza y fabricar los modelos de acuerdo a este cálculo para que el resultado final sea la geometría deseada si la pieza necesita mecanizado aún más, el modelo tendrá que tener un tamaño mayor que permita realizar el mecanizado sin perder la geometría final deseada. Es por esto que el modelo siempre presenta un tamaño mayor a la pieza final, en el caso de fundición por gravedad casi siempre es necesario el maquinado por lo que debe dejarse una tolerancia que permita el desbaste posterior de la pieza. Si unimos la contracción junto con la cota de desgaste tendremos la diferencia entre la cota del modelo y la geometría final. Solo en algunos casos cuando la fundición es ayudada por inyección o cuando se trabaja con coquillas el mecanizado disminuye o dependiendo de la calidad del proceso puede llegarse a eliminar la necesidad de que pase por una planta de mecanizado.

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Tabla 2. Contracción del cobre.

Contracción volumétrica para distintos metales de fundición, debido a la contracción por solidificación y la de sólido.

Contracción volumétrica debida a :

Metal Contracción por solidificación, (%)

Contracción térmica del sólido, (%)

Aluminio 7.0 5.6

aleación de aluminio (común) 7.0 5.0

Hierro colado gris 1.8 3.0

Hierro colado gris, alto C 0 3.0

Acero fundido al bajo C 3.0 7.2

Cobre 4.5 7.5

Bronce (Cu-Sn) 5.5 6.0

Fuente: autor a partir de http://slideplayer.es/slide/10716914/

2.10 SELECCIÓN DE MODELOS PARA LA OPERACIÓN DE MOLDEO

Aunque la línea de conectores para puestas a tierra cuneta con una gran numero

de modelos se ha seleccionado 4 modelos para el desarrollo de este proyecto

para lo cual se basó en parámetros de línea de producción de acuerdo a la

comercialización, cambios significativos de espesores y complejidad geométrica

de las piezas.

2.11 CONECTORES ELÉCTRICOS.

Cuando se hace el trazado de una red eléctrica siempre será necesario la unión o empalme de más de uno de ellos, de ahí que es necesario utilizar conectores. Y aunque los estamentos normativos no profundizan en el tema, se encuentran algunos apartes nacionales e internacionales sobre el tema, a continuación, se muestran los párrafos -RETIE (REGLAMENTO TECNICO DE INSTALACIONES ELECTRICAS) Capítulo 3 articulo 20 literal 12 CONECTORES, TERMINALES Y EMPALMES PARA CONDUCTORES ELÉCTRICOS.

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Para efectos del presente reglamento los conectores, empalmes y terminales usados como elementos de unión, conexión o fijación de conductores o para el control del par galvánico en las uniones de conductores, terminales o bornes que el contacto pueda generar corrosión, deben cumplir los siguientes requisitos, adaptados de las normas UL 486 A, B y C: 20.12.1 Requisitos de Producto a. Los conectores deben cumplir una norma técnica internacional, de reconocimiento internacional o NTC que le aplique y demostrarlo con certificado de producto expedido por organismo de certificación de productos acreditado. b. Deben garantizar que no generan corrosión con el conductor o conductores que conecta. c. El material del conector, empalme o terminal debe garantizar que los cambios de temperatura por el paso de corriente, no ocasione puntos calientes, arcos eléctricos o falsas conexiones. -UL 486 A Wire connectors. Conectores de cable y terminales de soldadura para usar con conductores de cobre. 4 materiales 4.1 La parte principal que lleva corriente de un conector debe ser de cobre, una aleación de cobre u otro material investigado y encontrado para ser aceptable para el propósito. -NFPA 70 E. Conexiones eléctricas. Debido a que los distintos metales tienen características diferentes, los dispositivos tales como: terminales a presión, conectores de empalme a presión y lengüetas soldadas, se deben identificar en cuanto al material del conductor, se deben instalar y usar apropiadamente. No se deben mezclar en un terminal o en un conector de empalme, conductores de metales distintos, cuando se produzcan contactos físicos entre ellos (como, por ejemplo: cobre y aluminio, cobre y aluminio revestido de cobre o aluminio, y aluminio revestido de cobre), a no ser que el dispositivo esté identificado para ese fin y esas condiciones de uso. Si se utilizan materiales como: soldadura, compuestos para soldar, fundentes e inhibidores, estos deben ser adecuados para el uso y deben ser de un tipo que no deteriore: los conductores, la instalación o los equipos.

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Tabla 3. Propiedades de los conductores.

Fuente: Tabla 8 capitulo 9 NTC 2050

Los valores resaltados muestran el área más parecida a las probetas que se les realizo la prueba en laboratorio, la gran diferencia es la longitud a pesar de esto si se realiza una simple regla de 3 esta demuestra que está muy cerca de los valores obtenidos en el laboratorio para el valor de la resistencia. Si para 1000 metros la resistencia es de 0,199 ohmios, para 10 cm lo que es igual a 0,1 metros, la resistencia seria 0,000019 ohmios nuestro valor están cercanos a 0,0000179 ohmios lo que corrobora el tipo de material con el que se trabajó (cobre).

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Tabla 4. Características físicas del modelo Conector tipo GC

IMAGEN CARACTERISTICAS

Material a fundir: cobre electrolítico Modelo: Hecho en cobre Superficie: Rugosa Acabado superficial: con algunas abolladuras.

Fuente: Autor

Tabla 5. Características físicas del modelo Conector tipo GAR

IMAGEN CARACTERISTICAS

Material a fundir: cobre electrolítico Modelo: hecho en cobre Superficie: Rugosa Acabado superficial: con algunas abolladuras

Fuente: Autor

Tabla 6. Características físicas del modelo. Conector tipo GD

IMAGEN CARACTERISTICAS

Material a fundir: cobre electrolítico Modelo. Hecho en cobre Superficie: rugosa Acabado superficial: con algunas abolladuras

Fuente: Autor

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Tabla 7. Características físicas del modelo. Conector tipo GB

IMAGEN CARACTERISTICAS

Material a fundir: cobre electrolítico Modelo. Hecho en cobre Superficie: rugosa Acabado superficial: con algunas abolladuras

Fuente: Autor

2.12 SISTEMAS DE ALIMENTACION

Comprende todos los canales por los cuales fluye el metal fundido. Cumple las funciones de permitir la entrada del metal dentro del molde, con la mínima turbulencia posible, establecer una solidificación direccional, llenar completamente la cavidad del molde, actuar como sistema de ventilación (gases), actuar como un alimentador, ser diseñados de tal manera, que no deterioren el molde, durante la Colada.

2.13 MÓDULO TÉRMICO

Es la relación entre el volumen o parte del volumen de la pieza y la superficie especifica de enfriamiento, es decir el área de contacto del metal liquido con las paredes del molde, ecuación (1).

A medida que el volumen se hace más chico a igual superficie específica; se hace más chico el módulo de enfriamiento. A medida que aumenta el módulo de enfriamiento mayos es la dificultad para alimentar la pieza y además la velocidad de enfriamiento es menor. Una mazarota debe presentar un módulo de enfriamiento mayor que el de la pieza que tiene que alimentar. La disminución del módulo durante la solidificación es cerca del 17% del módulo original el Módulo del bebedero será 1,2 veces que la pieza, el Módulo del bebedero y la pieza será igual después que la solidificación este completa por esta razón se le da un incremento de 20% al módulo de enfriamiento Módulo mazarota = 1,2 * Módulo pieza 1,2 es un coeficiente compensatorio de la disminución del módulo de la mazarota por haber aumentado la superficie de enfriamiento debido al rechupe

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2.14 PRESIÓN METALOSTATICA

Modelos metálicos: cuando se quiere fabricar una gran cantidad de piezas de tamaño pequeño o mediano se debe utilizar modelos metal. Para hacer los modelos metálicos se utilizan un primer modelo de madera, llamándose a esta modelo de doble contracción.

Ilustración 5. Presión metalostatica de los modelos metálicos

Fuente: https://es.scribd.com/doc/250527281/PRESION-METALOSTATICA-docx Cuando se vacía la colada, el metal líquido en el molde, suceden una serie de fenómenos que conviene prever y calcular. Durante la colada, el metal, muy caliente y pesado, corre en los canales, penetra el molde, choca contra las paredes, y avanza con movimientos arremolinados, etc. Durante esta fase, es fácil que se produzcan las erosiones. Después de la colada, mientras el metal esta liquido ejerce sobre todas las paredes del molde y sobre los cuerpos incluidos en el mismo una presión. Cuando el metal se ha solidificado para formar la pieza, esta gravita con su propio peso sobre la pared inferior del molde, obedeciendo solo a la gravedad, e inicia su contracción que dura hasta que la pieza ha alcanzado la temperatura ambiente; si la pieza tiene forma y dimensiones tales

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que la contracción encuentre resistencias u obstáculos, la pieza oprime las partes del molde que crean tales resistencias. El empuje metalostatico, que se evaluará es la presión que se ejerce en la caja superior desprendiéndola de la inferior. Con esto se verificará la formación de rebaba, también la salida del metal. La pieza podría salir defectuosa, de dimensiones excesivas o incompletas. F= S. h.ɣ F=es el empuje metalostatico en Kg. S =es el área de la pared que se considera en dm.

h =es la profundidad del baricentro de la pared bajo el nivel del líquido, en

Ɣ = es la densidad o peso específico del metal líquido.

⁄

2.15 FACTORES CONDUCTORES

El cobre y el aluminio son los metales más utilizados como conductores en los sistemas de distribución. Las proporciones son fijadas por el efecto combinado de la conductividad, el peso, la fuerza, y el costo. Los últimos años han visto un cambio tal en la disponibilidad y el coste que el aluminio ha conseguido un uso casi universal en la distribución, suplantando cobre, que fue preferido por muchos años.

2.16 MATERIALES CONDUCTORES.

El aluminio tiene la ventaja de alrededor de 70% menos de peso para un tamaño dado, pero su conductividad es sólo alrededor del 61% de la del cobre recocido. Para la distribución, es comúnmente considerado como equivalente a uno de cobre AWG dos tamaños más pequeños, que tiene unas resistencias casi idénticas. Su resistencia a la tracción es menor que el cobre, y se utiliza comúnmente, especialmente en los tamaños más pequeños, trenzando de aluminio alrededor de un núcleo de acero de tamaño apropiado para dar la resistencia a la tracción deseada. En tamaños más grandes, los requisitos de resistencia a la tensión de distribución se realizan mediante trenzado de aluminio sin el acero de refuerzo. Otra forma de obtener alta resistencia a la tracción es la combinación de acero con hilos de cobre o de aluminio. El acero se combina con cobre en un filamento de alta resistencia conocido como Copperweld, que tiene 30% a 40% de la conductividad de un conductor de cobre de igual tamaño. En un conductor de aluminio y el acero de manera similares se pueden combinar en lo que se conoce como Alumoweld.12

12

H. Wayne Beaty; Donald G. Fink: Manual de la Norma para ingenieros electrónicos, decimosexta edición. Conductores de línea, Capítulo (McGraw-Hill Professional, 2013), Access Engineering.

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Tanto el cobre y el aluminio son adecuados para uso como buses de subestación, estando disponible en barras planas, tubos y barras. Para corrientes muy fuertes, formas de canal se utilizan para compensar los autobuses con forma de caja, que son los más económicos para tales aplicaciones.

2.17 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE CONECTORES

El conector o grapa para los sistemas de puesta a tierra debe ser resistente a las descargas atmosféricas, fallas a tierra y corrientes a frecuencia industrial que se presentan en las redes de distribución. Adicionalmente debe ser resistente a la carga estática del suelo o concreto. Se debe garantizar que el conector al estar enterrado, en el suelo o concreto, no sufrirá ningún tipo de deterioro o deformación. Para lograr conexiones confiables, los conectores deben satisfacer cuatro condiciones básicas de diseño:

Maximizar las áreas reales de contacto con la mayor cantidad de puntos de alta conductividad.

Minimizar el estrés de los conductores mediante un apriete calibrado.

Lograr un ajuste elástico para contrarrestar el efecto "creep" en el tiempo compensando las contracciones y dilataciones del contacto por los cambios de temperatura.

Establecer los medios para conectar un conductor de puesta a tierra de tal manera que el conductor quede fijo en una forma segura y confiable. Los diámetros de las varillas de acero cubierto de cobre serán no inferiores de 15,87 mm (5/8”) y los conectores serán acordes con la instalación para dicho diámetro. El conector debe tener resistencia y rigidez mecánica adecuadas para permitir su instalación de la manera prevista, sin rotura o deformación que afecte su servicio o dañe la varilla de puesta a tierra o el equipo al cual está conectado.

2.18 CONECTORES BIMETALICOS

Uso de conectores Bimetálicos Estos conectores están conformados por un cuerpo o barril cilíndrico que aloja el conductor y que es construido de un material diferente al pin o pala terminal donde se conecta al perno del bloque de conexión del dispositivo o barraje de derivación, el cual es de otro material diferente. La unión entre el cobre y el aluminio en estos conectores se realiza por un proceso denominado soldadura en frio, lo cual garantiza que en dicha unión no haya presencia de humedad, factor que es indispensable para la ocurrencia del par-galvánico.

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Cilindro o barril de aleación de aluminio y pala de cobre. Es el de uso más frecuente, pues usualmente cuando se emplean este tipo de conectores, habitualmente por los ahorros que representa, se usan cables de aluminio serie AA8000. En este tipo de conectores no se presenta el aflojamiento de las uniones pernadas por el efecto CREEP, debido a que la unión pernada se hace entre los mismos materiales cobre cobre, por lo que no es obligatorio el uso de arandelas Belleville cuando se emplea este tipo de conector.

2.19 RECUBRIMIENTOS.

Este recubrimiento metálico de Cobre se caracteriza por su gran capacidad anticorrosiva y antioxidante; es aplicado en el sector industrial por ser un excelente conductor de electricidad en piezas que después deban ir soldadas.

Su principal aplicación es como base para un posterior baño de Níquel, Cromo o estaño en piezas que requieran una mayor protección y resistencia que garantizan una durabilidad en el tiempo.

2.20 TIPOS DE RECUBRIMIENTO DE LOS CABLES ELÉCTRICOS

2.20.1 AISLAMIENTO En el aislamiento, se coloca un recubrimiento aislante sobre el conductor para evitar fugas de corriente. Las condiciones ambientales y climáticas o los contactos con agentes agresivos, así como la falta de cuidado en la instalación, manejo y conservación, son las causas principales que limitan la vida de un cable.

Los aislamientos se clasifican en dos grandes grupos: termoplásticos y termoestables.

Los aislamientos termoplásticos más usuales en la fabricación de cables eléctricos son: PVC (Policloruro de vinilo), Z1 (Poliolefinas), PE (Polietileno lineal), Poliuretano (PU), Teftel, Teflón (fluorados), etc.

2.21 ELEMENTOS ROSCADOS.

Los elementos roscados se usan extensamente en la fabricación de casi todos los diseños de ingeniería. Los tornillos suministran un método relativamente rápido y fácil para mantener unidas dos partes y para ejercer una fuerza que se pueda utilizar para ajustar partes movibles.

2.22 DESIGNACIÓN DE LOS TORNILLOS

Básicamente, la designación de un tornillo incluye los siguientes datos: tipo de tornillo según la forma de su cabeza, designación de la rosca, longitud y norma

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que lo define. A estos datos, se pueden añadir otros, referentes a la resistencia del material, precisión, etc. Ejemplo: Tornillo hexagonal M20 x 2 x 60 x To DIN 960.mg 8.8 Y al analizar cada elemento vemos que. a) Denominación o nombre: Tornillo Hexagonal b) Designación de la Rosca: M20 x 2 c) Longitud del vástago: 60 d) To: Cabezas in saliente en forma de plato ROSCAS Y TORNILLOS Página 3 de 9 e) Norma que especifica la forma y característica del tornillo: DIN 960 f) m.g: Ejecución y precisión de medidas g) 8.8: clase de resistencia o características mecánicas. La longitud que interviene en la designación es la siguiente: 1. En general, la longitud indicada se corresponde con la longitud total del vástago. 2. Para tornillos con extremo con tetón, la longitud indicada incluye la longitud del tetón. 3. Para tornillos de cabeza avellanada, la longitud indicada es la longitud total del tornillo.

2.23 ESTUDIO DE MERCADOS

Realizando una pequeña revisión sobre el mercado de conectores de cobre se encuentro que hay 4 empresas situadas en Bogotá dedicadas a fundir este tipo de conectores. SOLDEXEL, TECNOWELD, CU CONECTORES y ELECTRI SAS. El más antiguo de los cuatro fabricantes nacionales es TECNOWELD quien cuenta con un sistema de gestión de la calidad que garantiza un producto con la mejor calidad de acuerdo a su tipo de fabricación el cual se realiza por fundición por gravedad y su proceso de moldeo es el de resinas autofraguantes. SOLDEXEL fabrica los conectores bajo los mismos procesos de TECNOWELD pero al día de hoy tiene como fuerte el hecho de que cuenta con certificación RETIE por parte de SGS NUMERO 10063 para los conectores que fabrica. CU CONECTORES de las cuatro es la empresa que inicio desde un principio fabricando conectores para cable y en el último año amplio su portafolio al empezar a fabricar los conectores de puesta a tierra. La más joven de todas es la empresa ElECTRI SAS. A pesar de esto su producto no envidia las de los otros en la composición física. Ya que trabaja bajo los mismos procesos. En todos los casos todos realizan moldes en madera recubierta de resinas tipo epoxico y especiales para permitir una mayor vida útil, moldean arenas autofraguantes en cajas de madera y/o metálicas y tienen hornos pequeños que garantizan altas temperaturas que permitan la fundición del cobre el cual se vierte en los moldes y fluye impulsada por gravedad, después de desmoldear limpian piezas y pasan a las plantas de mecanizado donde cortan, pulen, perforan y demás procesos con el fin de entregar un producto de buena calidad y presentación.

41

Es importante indicar que en el país se puede encontrar una marca internacional BURNDY la cual es distribuida principalmente por REDES ELÉCTRICAS. a diferencia del proceso de fundición de las cuatro empresas nacionales ellos utilizan coquillas para su sistema de moldeo. Pero el volumen que manejan a nivel mundial es tan alto que les permite ser competitivos con respecto a los valores nacionales. A pesar de que BURDNY logra precios estables con su moldeo por coquilla es tanta la variedad de conectores que la debilidad principal es que no pueden importar todo tipo de conectores por lo que si no se consigue el conector deseado se tiene que esperar entre 4 a 8 semanas para la importación. Por el contrario, los fabricantes nacionales entregan un lote de conectores en 3 a 15 días dependiendo volumen de producción y de solicitud.

42

3. PROCESO EXPERIMENTAL

3.1 EQUIPOS, MATERIALES E INSUMOS UTILIZADOS EN LA

INVESTIGACIÓN.

Para la realización se utilizaron los siguientes equipos, materiales e insumos para la fusión de metales y aleaciones. 3.1.1 Arena sílice. Es la principal arena empleada en el proceso de creación de piezas por fundición, presenta características fisicoquímicas que debe cumplir para su utilización en la industria, como son: la morfología del grano y el área superficial, la distribución de mallas y la cantidad de finos, el contenido de arcilla, las pérdidas por ignición, permeabilidad y la humedad en la arena.13 La alteración de cualquier parámetro puede llegar a dañar un lote de piezas fundidas, por lo que es muy importante la perfecta homogenización de los componentes para garantizar la calidad final del producto. Ilustración 6. Arena Silice

Fuente: autor

13

V. LAMAS, L. VALDERRAMA. Estudio de Factibilidad Técnica y Económica para Producir Arenas de Moldeo para Fundición Metalnorte, 2006, Departamento de Metalurgia, Universidad de Atacama, Copiapó, Chile, p. 33-35. d

43

3.1.2 Arena de relleno. Procede de los moldes ya colados y vuelve nuevamente a utilizarse después de preparada para rellenar el molde durante el moldeado y por esta vía lograr ahorrar en la cantidad de arena nueva. Son arenas usadas del taller que proviene del desmoldeo de piezas que se han colocado con anterioridad. Estas arenas deben ser más gruesas que las de recubrimiento o contacto con el fin de que sea más permeable a los gases. Además, su resistencia será más baja para permitir un fácil desmoronamiento durante el desmolde.14 Ilustración 7. Arena de relleno

Fuente: El autor

3.1.3 Arena de contacto. Es la que se apisona contra la cara del modelo y se obtiene de la mezcla de arena nueva con bentonita y agua, además de ser la primera capa en contacto con el modelo es la más limpia y la que permitirá la mayor permeabilidad y refractariedad requiere el proceso. Este compuesto es el apropiado para la elaboración de moldes partiendo de la mezcla de arena de sílice y bentonita (un derivado de la arcilla) a un 30 - 35 % con una cantidad moderada de agua.

14

https://www.academia.edu/18120027/ARENA_DE_MOLDEO

44

Ilustración 8. Arena de contacto mezclada con bentonita y agua

Fuente: El autor

3.2 CAJAS PARA MOLDEO

Una caja de moldeo es un contenedor que sostiene rígidamente la arena y permite

que se solidifique el metal fundido después de la fundición en su cavidad. Por lo

general, las cajas de moldeo tienen dos partes. La superior denominada tapa y la

segunda que está en la parte baja y se denomina base, las cajas se mantienen

ajustadas por diferentes sistemas de sujeción que permiten que el cierre sea

hermético y seguro y no modifique la posición de la pieza al unir las dos cajas. Las

cajas de moldeo, se fabrican de varios materiales como: madera, hierro fundido,

acero y aluminio y la fabricación y el material deben estar diseñados según la

cantidad, calidad y tipo de aleación a fundir.

Las que están hechas de aceros fabricados son ligeras y resistentes para soportar

el impacto. En general una caja de moldeo debe ser capaz de aguantar un

manejo rudo, en razón al tipo de moldeo y la forma de apisonar en el sitio, la gran

mayoría de fábricas poseen martillos neumáticos que logran compactar bien la

arena pero requieren de la caja mayor solicitud mecánica. La selección de una

45

caja de moldeo se establece según la relación forma y tamaño de la pieza a

fundir.15

Ilustración 9. Cajas de moldeo

Fuente: El autor

3.3 RESINAS AUTOFRAGUANTES

El proceso de moldeo en caja fría o del uso de resinas que inician su fraguado desde el momento de mezcla arena resinas y hasta lograr el desmolde satisfactoriamente, está basado en el curado a temperatura ambiente de dos o más componentes combinados con arena. El curado del sistema aglomerante empieza inmediatamente después de combinar todos los componentes. Para un periodo de tiempo después de iniciar el mezclado, la mezcla de arena es trabajable permite el llenado del molde. Después de un periodo de tiempo, la mezcla de arena curada puede removerse de la caja. El tiempo de referencia entre el llenado y desmodelado de la caja puede ser de unos pocos minutos o varias horas, dependiendo del sistema de aglomeración usado, tipo de arena y temperatura de la arena.16

15

Manual Del ingeniero De taller autor: Roger Timings 16

ASM Metals Handbook casting. Hot box binder 9.ed. U.S.A 1992. VOL15.PNA 472

46

Ilustración 10. Resinas Autofraguantes

Fuente: https://www.academia.edu/13901272/resinas

3.4 SILICATO DE SODIO Y CO2

Consiste en una mezcla de arena sintética con silicato de sodio (wáter glass) con la cual se moldea para luego proceder al curado al pasarle una corriente gaseosa de CO2 y con la reacción lograr la resistencia que se requiere en el molde y de esta manera obtener las máximas propiedades de la arena en lo que respecta a resistencia y dureza. 3.4.1 Principio Básico el CO2. Reacciona con el silicato de sodio para formar un “gel” de sílice y carbonato de sodio, quedando endurecido el molde o el alma, por la siguiente ecuación:

SiO2 + Na2O + CO2 = Na2CO3 + SiO2 (Ecuación 1)

El “gel” formado actúa como aglomerante entre los granos de la arena de sílice y el proceso tiene lugar sin aplicación de calor.17

17

https://es.scribd.com/document/339956508/MOLDEO-SILICATO-CO2

47

3.5 CHATARRA DE COBRE

La chatarra de cobre se la puede obtener de chatarrerías o de empresas

dedicadas al reciclaje de materiales que incluyen metales. Este tipo de chatarra se

le clasifica en diferentes grupos. El grupo más valioso de chatarra de cobre es el

que se conoce como “chatarra tipo 1”, con una pureza de 99,9%. Aquí se

encuentra todo lo que es barras colectoras, recortes, punzones y cableado con un

grosor mínimo de 1/16 de pulgada. Todas estas piezas o desperdicios de cobre

están hechos de cobre no aleado y sin recubrimiento, por lo que generan menor

pérdida al momento de fundir, pero a su vez es la chatarra de cobre es más

costosa.

Ilustración: chatarra de cobre

Fuente: autor

48

Tabla 2 Contenido en cobre de las calidades del cobre comercial

Fuente: manual práctico de electricidad para ingenieros. By Donald G. Fink, H. Wayne Beaty, John

M. Carroll

3.6 DESULFURANTES

Son escorias sintéticas que se adicionan en la cuchara en el momento de su llegada al Horno de Afino, cuando se inicia el ajuste de composición química y temperatura. La extracción del S por una escoria es la única reacción utilizable hasta el momento. La reacción puede utilizarse de la siguiente forma:

(CaO) + S = CaS + O. Ecuación 2 3.6.1 Cupro Fosforo. Utilizado como desoxidante para el cobre y sus aleaciones. Viene en una presentación en forma de granalla entre 5 a 8 mm de diámetro. Se le conoce también como cupro fósforo o cobre fosforado. Se lo encuentra con diferentes concentraciones de fósforo. El fosfuro de cobre utilizado para este proyecto es Cobre al 15% de fósforo.18

18

http://ingealco.esy.es/productos-para-fundicion/

49

3.7 HORNO DE INDUCCIÓN

Un horno de inducción es un horno eléctrico en el que el calor es generado por la inducción eléctrica de un medio conductivo (un metal) en un crisol, alrededor del cual se encuentran enrolladas bobinas magnéticas que gracias al efecto joule donde a mayor corriente a través de una bobina o conductor se genera una cambio de temperatura gracias al flujo de electrones que provoca choque entre los átomos que a su vez se transforma en calor todo esto a través de sus iones. El principio de calentamiento de un metal por medio de la inducción fue descubierto por Michael Faraday en 1831 mientras se encontraba experimentando en su laboratorio.

Una ventaja del horno de inducción es que es limpio es más amigable con el ambiente, eficiente desde el punto de vista energético, y es un proceso de fundición y de tratamiento de metales más controlable que con la mayoría de los demás modos de calentamiento. Otra de sus ventajas es la capacidad para generar una gran cantidad de calor de manera rápida. Los principales componentes de un sistema de calentamiento por inducción son: el cuerpo de bobinas, conformado por las bobinas de fuerza (donde como están dispuestas físicamente es donde hay mayor agitación del baño líquido) y por las bobinas de refrigeración, la fuente de alimentación, la etapa de acoplamiento de la carga, una estación de enfriamiento, el material refractario que protege a las bobinas del baño líquido y la pieza a ser tratada.19

Ilustración 8. Horno de inducción UPTC

Fuente: El autor

19

CAPELLO, Edoardo. Tecnología de la Fundición. Barcelona: GUSTAVO GILI, S.A., 1966. p.176

50

3.8 CRISOL

Es una cavidad en los hornos que recibe el metal fundido. El crisol es un aparato

que normalmente está hecho de grafito con cierto contenido de arcilla y que puede

soportar elementos a altas temperaturas, ya sea el oro derretido o cualquier otro

metal, normalmente a más de 500 °C. Uno de los usos más primitivos del crisol

fue la elaboración y obtención del platino para hacer metales acrisolados. Más

recientemente, los metales tales como el níquel y el circonio se han empleado en

el crisol. Los metales acrisolados se elaboran, o se trabajan a grandes

temperaturas para ser incluidos en una especie de molde. Los moldes permiten

que los gases se expandan y se liberen durante su enfriamiento. Los moldes se

pueden fabricar de muchas formas y de varios tamaños, pero rara vez de tamaños

de menos de 10 - 15 milímetros; en estos casos suelen ser de porcelana.

Ilustración 11. Crisol UPTC

Fuente: El autor

3.9 MATERIALES UTILIZADOS EN PROCESO DE MOLDEO

Tamiz: Permite cernir la arena para garantizar la granulometría de la

misma. Durante el proceso se utiliza arena fina o arena de contacto y arena

de relleno.20

20

Fuente,http://www.escuelaing.edu.co/programas/ing_industrial/laboratorios/PIND/fundicio n.pdf

51

Ilustración 12. Tamiz

Fuente: El autor

TUBOS: los tubos permiten generar las cavidades en la arena que se convertirán en los bebederos del molde.

Ilustración 13. Tubos

Fuente: El autor

APISONADOR: El apisonador permitirá compactar la arena sobre el modelo y darle contextura a todo el molde en general. Las formas diversas de sus extremos buscan adaptarse a las diferentes formas de los modelos.

52

Ilustración 14. Apisonador

Fuente: El autor

ESPÁTULA: El exceso de arena en una caja de moldeo se elimina con una reglilla, pero para garantizar un buen acople de las dos mitades del molde en arena, la espátula se utiliza para aplanar la superficie de cada mitad del molde.

CUCHARAS Y AGUJAS: Las cucharas se utilizan para arreglar las cavidades generadas por el modelo o los canales por los que fluirá el metal. Las agujas generan los respiraderos que sean necesarios para permitir la salida de aire atrapado en la cavidad.21

3.10 MAQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS

Modelo MRUD es una máquina de ensayos que determina la fuerza necesaria para romper una determinada probeta confeccionada en el material deseado en este caso en especial en cobre proveniente de la fundición con los diferentes tipos de moldeo. La máquina consta básicamente de un cilindro neumático o hidráulico que realiza la aplicación de la fuerza, y una celda de carga que transmite el resultado de la fuerza aplicada. Las maquinas universales se diseñaron para probar la resistencia mecánica de cualquier material a través de una probeta de forma de hueso que se diseña según la evaluación del tipo de pieza, la forma como se obtuvo, el proceso de fabricación, los espesores máximos, la forma como va a ser usada y la calidad del material; el ensayo evalúa en el mismo ciclo de trabajo la resistencia máxima

21

Fuente,http://www.escuelaing.edu.co/programas/ing_industrial/laboratorios/PIND/fundicio n.pdf

53

alcanzada y el alargamiento máximo alcanzado que al final se traduce en la ductilidad o el porcentaje donde el comportamiento del material es plástico, lo que significa que vuelve a su estado inicial cuando cesa la carga. Igualmente se determina en el ensayo el punto de transición de elástico a plástico y la zona tanto elástica como plástica Ilustración 15. Máquina de ensayos

Fuente: autor

3.11 PÉNDULO DE CHARPY

El ensayo de resiliencia sirve para determinar la fragilidad o resistencia que opone un material a la rotura. Esta resistencia se conoce por el nombre de resiliencia y se expresa en Julios. Para realizar el ensayo se emplea el péndulo de caída que mide la energía residual existente después de la rotura de la muestra de material.

54

Ilustración 16. Péndulo de Charpy

Fuente: autor

3.12 DURÓMETRO

Es un aparato que mide la dureza de los materiales, existiendo varios procedimientos para efectuar esta medición. Los más utilizados son los de Rockwell, Brinell, Vickers y Microvickers.22

22

https://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/9627_fundicion.pdf

55

Ilustración 17. Durómetro

Fuente: autor

56

4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FUNDICIÓN PARA LA FABRICACIÓN DE CONECTORES DE COBRE.

El proceso de fundición y elaboración de conectores de cobre comienza con el

cálculo de balance de carga de acuerdo con los porcentajes establecidos en la

Norma ASTM B170-59, después de tener los porcentajes calculados. Hay que

pesarlos de acuerdo con la cantidad necesaria a fundirse, tomando en cuenta el

porcentaje de pérdida o de quemado, contracción del cobre, sistemas de

alimentación.

A continuación, se procede a seleccionar los materiales y equipos que van a

intervenir en el proceso de fundición. Se realizan también los diferentes procesos

inmersos en un proceso de fundición, es decir, preparación de arena, moldes,

cajas y moldeo.

4.1 PREPARACIÓN DE LA ARENA PARA MOLDE EN VERDE

La cantidad de arena dependerá de lo que se quiera fundir, es decir, del tamaño

de la pieza a fundir y por ende del tamaño de la caja de fundición. Para preparar

2kg de arena se detalla el siguiente procedimiento:

1. Pesar 2 kg de arena de sílice.

2. Añadir agua en litros equivalente a la décima parte aproximadamente del peso

de la arena (200 ml).

3. Añadir bentonita en un peso equivalente a la décima parte en peso de la arena

(200g)

4. Mezclar bien hasta homogenizar

5. Hacer pruebas para determinar estado de arena, pueden ser de forma

experimental o por medio de un durómetro.

6. Preparar arena de relleno y se le adiciona melaza para una mejor

compactación.

7. Se procede a preparar modelo se limpia la placa modelo, buscando que el

modelo a fundir quede totalmente limpio, retirando residuos de arenas se prepara

cajas: Las cajas para moldear se dividen en dos partes: Caja base y caja cavidad

revisar las cajas, limpiar las cajas y revisar tornillos para su ajuste.

57

Ilustración 18. Cajas con moldeo en arena verde

Fuente autor

4.1.1 Preparación de arena en molde de CO2. La cantidad de arena dependerá de lo que se quiera fundir, es decir, del tamaño de la pieza a fundir y por ende del tamaño de la caja de fundición. Para preparar 2kg de arena se detalla el siguiente procedimiento

1. Pesar 2 kg de arena de sílice.

2. Añadir silicato de sodio en un peso equivalente a la décima parte en peso

de la arena (200ml).

3. Mezclar bien hasta formar aglomeración.

4. Hacer pruebas para determinar estado de arena, pueden ser de forma

experimental o por medio de un durómetro.

5. Se colocan las mazarotas en este caso una, se hacen los escapes de gas.

6. luego se procede al curado al pasarle una corriente gaseosa de CO2 desarrollando de esta manera las máximas propiedades de la arena en lo que respecta a resistencia y dureza.

7. Se Prepara el modelo se Limpia la placa modelo, buscando que el modelo a fundir quede totalmente limpio, retirando residuos de arena. Se preparan

58

las cajas para moldear se dividen en dos partes: Caja base y caja cavidad se revisan las cajas, se limpian las cajas y se revisan tornillos para su ajuste.

Ilustración 19. Cajas con molde de arena al CO2

Fuente: Autor

4.1.2 Preparación de arena en molde resinas autofraguantes. La cantidad de arena dependerá de lo que se quiera fundir, es decir, del tamaño de la pieza a fundir y por ende del tamaño de la caja de fundición. Para preparar 1.5 kg de arena se detalla el siguiente procedimiento que permitirá una mejor homogenización de los materiales para lograr una consistencia de la arena óptima para que permita tomar la forma del molde con facilidad y al mismo tiempo mantenga su consistencia para que no se fracture al menor movimiento.

1. Pesar 1.5 kg de arena de sílice.

2. Añadir El porcentaje de 1 - 2% de resina I y II dependiendo de la

geometría de la pieza, 4 - 8% de catalizador, proporción 60/40 (10ml ) y II

(20 g) y catalizador 1.6 g

59

3. Mezclar bien y luego esperar para el proceso de curado que tarda entre 15

min aproximadamente.

Ilustración 20. Cajas con moldeo resinas autofraguantes

Fuente: autor

4.1.3 Preparación de materiales para la fabricación de la coquilla

1. Diseñar la pieza que se desea fabricar. En este caso la coquilla

2. Construir un modelo, que suele ser de madera o yeso, de forma

artesanal. En este caso fue el modelo en yeso

3. Se construye el molde a partir de un conector eléctrico de cobre

4. Se fundió la coquilla mediante una fundición gris en los laboratorios de

metalurgia de la UPTC Tunja en laboratorio de siderurgia en un horno de

inducción.

5. El peso de la pieza para la coquilla es de 200 g.

6. Para verificar las dimensiones de la coquilla ver anexo 4

60

Ilustración 21. Modelo de coquilla para la fabricación de conectores de cobre

a) Modelo en yeso piedra

b) Cajas de moldeo en resinas autofraguantes

c) Cajas de moldeo en resinas autofraguantes

Fuente: autor

Ilustración: coquilla para conector de cobre.

a) Coquilla después de la fundición.

b) Coquilla con sus partes. Fuente: autor.

a b c

a)

b

61

4.2 MODELERÍA

Los modelos para fundición en arena serán los encargados de generar la cavidad en la arena para posteriormente fundir el metal en ella. El tamaño de los modelos debe contemplar los valores de contracción del metal fundido y los excesos de material para procesos de maquinados posteriores. La selección del material para el modelo dependerá de factores como: tamaño y forma de la fundición, precisión dimensional y la cantidad de ciclos que se quiera utilizar el modelo. En la siguiente tabla se aprecian características de diferentes materiales para ser usados como modelo.

4.3 CÁLCULOS DE SISTEMA DE ALIMENTACIÓN

Este análisis se realizó con la finalidad ser utilizado en el proceso de los 4 tipos de moldeo, las piezas realizadas en el desarrollo del proyecto. Fueron realizadas bajo parámetros establecidos (número, diámetro y altura de las mazarotas). Con respecto a la presión metalostatica se emplearon cajas metálicas y de madera. 4.3.1 Sistema de alimentación conectores de cobre

Módulo de enfriamiento para una mazarota

62

Numero de mazarota en la zona de influencia ( z) para la pieza fundida son la siguiente

cm

4.3.2 Balance de Carga El cálculo de la carga permite determinar la correlación de la masa con el material que será introducido al horno de fusión para lograr una composición química prefijada con anterioridad. Se debe tener en cuenta: • Tipo, productividad y capacidad del horno • Cantidad de piezas en un molde y cantidad de moldes preparados • El peso de cada pieza • Método de fundición que se utilizará.

63

Perdidas por rechazo. 4.3.2.1Conociendo que estas representan el 3 % del metal útil se pueden calcular mediante la siguiente relación para cuatro piezas en un molde: Cada pieza pesa 200g 200g ×4= 800 g de metal útil 800 g – representan el 100 % del metal útil X g – representa el 3 % de las perdidas X = 800x 24/ 800 = 24 g Las pérdidas por rechazo son de 24 g

Pérdidas por oxidación, rebabas. Conociendo que estas representan el 6 4.3.2.2% del metal útil, se calculan de forma análoga a la anterior:

800g – 100 %. X kg – 6%. X = 48 g Las pérdidas por este concepto son de 48g

Pérdidas por sistema de alimentación y mazarotas: 4.3.2.3Entonces: 800g – 100 % X g - 40% X = 320 g Las pérdidas por sistema de alimentación son de 320g. • Cantidad de metal útil – 800 g. • Perdida por rechazo – 24 g. • Perdida por oxidación, rebabas. – 48 g. • Perdidas por sistema de alimentación y mazarotas – 320 g. Se necesitan 1192 g de metal para producir 4 piezas en una caja de moldeo. Una vez determinado el peso del material correspondiente al porcentaje de composición química, se debe elevar su cantidad en el valor de las pérdidas que no se pueden recuperar debido al quemado que sufre el material. Las pérdidas comprenden la evaporación del cobre, la formación de óxidos, pérdidas por el revestimiento del horno de fusión. Estas pérdidas van a depender del tipo de carga a utilizarse, el tipo de horno de fusión, el régimen de fusión, entre otras.

64

Tabla 8. Porcentaje de quemado para el cobre

PORCENTAJE DE QUEMADO

COMPONENTE Cobre

% QUEMADO 1.01.5

Fuente: (Titov & Stepánov, 1981)

.

Con el porcentaje obtenido de quemado se realiza el cálculo previo de carga que debe ser corregido posteriormente al primer ensayo de fundición que ayudará a determinar el porcentaje real de pérdida según las condiciones con las que se trabaja; y de esta forma poder lograr el porcentaje que la norma lo determina.

4.4 FUNDICIÓN, COLADO Y DESMOLDE DE CONECTORES DE COBRE

4.4.1 Fusión de cobre. Para la fusión se siguieron varios pasos que comprenden

cada una de las etapas que deben ser tenidas en cuenta en un proceso de fusión.

1. Limpiar el horno y el crisol minuciosamente de escorias y residuos de metales. 2. Si es necesario, realizar un lavado de fusión. 3. Cargar toda la chatarra de cobre que avance en el crisol y colocarlo en el horno. 4. Prender el horno. 5. Calentar a 1200°C y esperar a que se funda el cobre. 6. Mientras se funde el material, secar la arena de la caja con soplete si es necesario. 7. Remover la colada y añadir más chatarra de cobre a la colada y esperar a que se funda el cobre. 8. Remover la colada para verificar el estado de la misma. 9. Dejar reposar la colada para que se siga fundiendo y obtener una mejor fusión y que la colada este más líquida. 10. Se añade los desgasificantes 11. luego se agrega el cuprofosforo para desoxidar 12. También se agrega vidrio en tamaño fino o menor de 1 mm con el fin de crear una capa protectora de la oxidación del baño.

65

4.4.2 Colado. Cuando el molde está cerrado sólidamente, de modo que resista la presión metalostática, se puede introducir en el mismo el metal fundido a través de uno o más aberturas de colada (bebederos) previamente dispuestos en el molde.

Ilustración 22. Colado en molde verde conectores de cobre

Fuente: El autor

Ilustración 23. Colado en molde de resinas autofraguantes Fuente: El autor

I

66

lustración 24. Molde en CO2

Fuente: autor

Ilustración 25. Colado en moldeo en coquilla

Fuente: El autor 4.4.3 Desmolde0 de piezas fundidas. Cuando la pieza se ha solidificado enfriado hasta el punto de poder ser manipulada sin peligro, se procede al desmoldé. Para realizar esta operación, después de levantar la caja, se rompe el molde de arena con barras adecuadas.

67

Ilustración 26. Desmoldeo de conectores de cobre en moldeo en resinas autofraguantes

Fuente: El autor

Ilustración 27. Desmoldeo en CO2

Fuente: autor

68

Ilustración 28. Desmoldeo en coquilla

Fuente: El autor

4.5 ENSAYOS DE LABORATORIO

Para realizar los diferentes ensayos de laboratorio es necesario tomar una muestra con una geometría especifica por cada tipo de moldeo, que permita verificar la característica deseada de acuerdo con las normas ASTM, en este trabajo se desarrollaran 4 tipos de ensayo un ensayo de tracción, un Ensayo de impacto tipo charpy, un ensayo de dureza y una prueba de conductividad con las cuales se podrá determinar la calidad de cada pieza fundida.

4.6 ENSAYO DE TRACCIÓN

El ensayo de tracción es el ensayo más importante para determinar las propiedades mecánicas de un material. Se realiza para conocer el comportamiento que van a tener las diferentes partes o elementos de máquina, construidos con el material a ensayarse, cuando van a soportar fuerzas o cargas estáticas. Esta bajo la norma ASTM E8. Esta práctica se la realiza en la Máquina Universal de Ensayos. El ensayo consiste en someter un esfuerzo creciente hasta provocar la ruptura de probetas normalizadas, hechas del material que se requiere realizar el estudio. La carga aplicada sobre la probeta es un alargamiento axial de la misma hasta provocar su ruptura. A su vez hay

69

una disminución de la sección transversal en la zona cercana a la ruptura. En este ejercicio podremos ver diferentes etapas de deformación de la probeta lo que nos permitirá ver con claridad la deformación elástica, su límite de fluencia, la deformación plástica y estricción del material. Todo esto se representará como una curva en una gráfica de Tensión vs desplazamiento o alargamiento

Ilustración 29. Ensayo de tracción para una barra de cobre en la UPTC

a. Probetas b. Instalación de la probeta en la maquina universal c. Probeta instalada d. Probeta expuesta a la tensión e. Probeta después de vencer su punto de ruptura

Fuente: Autor Prueba de tracción: Datos

b. e. d. c. a.

70

Con lo anterior podemos demostrar la elongación de la probeta de cobre la cual llego a un 2 por ciento de su longitud. Pasando de 75 milímetros a 76.5 milímetros de longitud, para que esta medida se cumpliera se llegó a una presión de 116,11 Mpa dados de un diferencial de fuerza de 1626 a 135 Kgf en un área de 125.88 milímetros cuadrados.

71

GRAFICA 1. Ensayo de tracción F vs X la barra de cobre.

Fuente: autor

En la gráfica observamos un comportamiento lineal que es la zona elástica donde el material vuelve a su estado original, pasamos al límite elástico se observa un comportamiento curvo donde el material se está flexionando por la carga aplicada. El material entra en el régimen plástico hasta alcanzar el punto de rotura o resistencia a la tracción. Este comportamiento de grafica es similar a la curva esfuerzo-deformación

4.7 ENSAYO DE DUREZA

Para determinar la dureza del material a obtenerse se pretende utilizar el ensayo de dureza rockwell B bajo la norma ASTM E10. Este es un método utilizado para materiales blandos y semiduros, materiales no ferrosos.

72

Ilustración 30. Ensayo de dureza laboratorio UPTC

a) Preparando la maquina b) Realizando la prueba

c) Piezas después del ensayo Fuente: autor

GRAFICA 2. Ensayo de dureza con los 4 tipos de moldes

Fuente: autor En esta grafica observamos las durezas obtenidas 4 tipos de moldeo. Podemos decir que el proceso más adecuado es el de resinas autofraguantes, tiene una gran dureza, tiene alta maleabilidad.

78

80

82

84

86

88

90

92

94

96

98

ARENA VERDE ARENA CON CO2 RESINASAUTOFRAGUANTE

S

COQUILLA

PRUEBA 1 85 87,5 96 94

PRUEBA 2 92,5 92,5 96,5 87

PRUEBA 3 88,5 93 94 90,2

PROMEDIO 88,7 91,0 93,5 90,4

85

87,5

96

94

92,5 92,5

96,5

87 88,5

93 94

90,2 88,7

91,0 93,5

90,4

DUREZA ROCKWELL B MEDIDAS EN R B; FUERZA APLICADA 980,7 NEWTON

a. b. c.

73

4.8 ENSAYO CONDUCTIVIDAD

Se han popularizado ciertos valores de conductividad para Cu y Al, que se emplean en los cálculos eléctricos. Para la exactitud de dichos valores, tiene una gran importancia el considerar la temperatura de los conductores para obtener un valor real en las magnitudes eléctricas. Para este caso es importante saber la resistividad ya que el valor de la

conductividad σ es el inverso de esta, lo que quiere decir que mayor resistividad

menor es la conductividad.

aunque la resistividad es común encontrarla bajo la unidad de Ω*m en los casos

donde el valor es muy pequeño esta puede encontrarse bajo la unidad de

De acuerdo a documentos normativos UNE; conjunto de normas creados en los comités técnicos de normalización CTN de la Asociación Española de Normalización y Certificación (AENOR) -Norma UNE 20003 1954; Cobre, tipo recocido e industrial, para aplicaciones eléctricas. De España indica: Punto 4.11 de dicha norma: Resistividad del cobre-tipo recocido a 20ºC, ρ= 1/58 Ω·mm²/m Este valor de 1/58 Ω·mm²/m = a 0,0172 Ω·mm²/m. -Norma UNE 21096; Alambre de aluminio industrial recocido, para conductores eléctricos. De España indica: Punto. 2.1: Resistividad del aluminio industrial recocido a 20ºC, es ρ = 1/35,71 Ω·mm² Este valor de 1/35,71 Ω·mm²/m = a 0,028 Ω·mm²/m.

74

Ilustración 31. Prototipo del montaje para realizar la prueba de conductividad

Fuente: autor

En este ensayo utilizamos un montaje como podemos observar en la ilustración 33 La rigidez dieléctrica o gradiente eléctrico de un aislamiento representa el número de volts requerido para perforarlo. En un aislamiento cuya sección no cambie a través de su espesor, está dada por la relación entre la tensión (volts) aplicada y el espesor del aislamiento (kV/mm). Según la forma como se mida el gradiente eléctrico se pueden obtener valores diferentes. En una probeta por ejemplo, se puede medir de las siguientes formas: - Con corriente directa incrementando gradualmente la tensión (volts).

- Con corriente alterna a una mediana tensión (volts), pero a largo tiempo.

Resorte de fijación

Barra de cobre

Banana hembra positiva

Banana hembra negativa

75

Ilustración 33. Montaje de conductividad eléctrica de cobre

a) probetas de cobre para ensayo b) montaje de fuente, multímetro, y amperímetro. c) montaje completo con probetas d) toma de datos

Fuente: el autor

La conductividad de los conectores es bastante importante ya que su función inicial es servir como conector entre cables o tubería para permitir el flujo de Electrones en una descarga a tierra. Dicho flujo conocido como intensidad o corriente. Tiende a pasar con mayor facilidad en piezas con una conductibilidad alta para esto es necesario que el material cuente con una resistividad baja. Para comprobar la resistividad del cobre se procedió a fabricar 3 probetas cada una bajo distinto proceso de moldeo. Y posteriormente se maquino en barras de área cuadradas con lado de 10 milímetros y una longitud de 10 centímetros.

76

Se construyó un recipiente que nos permitiera colocar con facilidad las barras, esto se realizó con un resorte y 2 bananas en un recipiente de forma rectangular. Las bananas hembra facilitan la conexión al generador por medio de las bananas macho esto nos permite medir en serie los electrones que circulan y en paralelo la diferencia de potencial que se le aplica a la pieza. Con estos dos datos podemos sacar por medio de la ley de ohm el valor de la resistencia para esto se tomarán 50 datos aplicando una diferencia de potencial en los extremos de la pieza, esto nos arrojará el flujo de electrones, ya con estos dos datos se haya de forma matemática la resistencia, de los 50 resultados se les sacará el promedio y será el valor con el cual haremos el siguiente paso.

Dónde: Resistencia en ohmios Voltaje en voltios Intensidad en amperios Posteriormente con este valor promedio de resistencia y las medidas de la pieza de área en milímetro cuadrado y longitud en metros podemos aplicar la fórmula para deducir matemáticamente resistividad de la pieza la cual, con el nivel de pureza adecuado a una temperatura de 20°C ambiente, debe estar cercano a 0.0171 ohmios por milímetro al cuadrado sobre metro.

Dónde: Resistencia en ohmios Área en milímetros cuadrados Longitud en metros Una vez tomadas las medidas encontramos.

77

R = 0,0383 (I) + 18,393

-5

-2

1

4

7

10

13

16

19

22

25

0 0,5 1 1,5 2

RES

ISTE

NC

IA

INTENSIDAD

Resistensia(μΩ) VS Intensidad (A) PROBETA 1

MAX 0,0000199 Ω MIN 0,0000178 Ω

I= 0,0535 (V)+ 0,0131

0

0,5

1

1,5

2

2,5

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0

INTE

NIS

DA

(A

)

VOLTAJE µICROVOLTIOS

Intensidad(A) Lineal (Intensidad(A))

Intensidad vs Voltaje PROBETA 1

GRAFICA 3. Resultados de dispersión de la prueba de resistividad PROBETA 1

Fuente el autor

El promedio calculado matemáticamente de la resistencia de las 50 medidas fue 0,00001843 ohmios.

Con este dato la resistividad es

. La cual está por encima de lo

indicado en la norma UNE 20003, pero no muy alejada y su valor demuestra una baja resistividad por lo que al mismo tiempo indica una gran continuidad. Las grafica muestran.

78

I = 0,0594 (v) - 0,0139

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 5 10 15 20 25 30 35

INTE

NIS

DA

(A

)

VOLTAJE µICROVOLTIOS

Intensidad(A) Lineal (Intensidad(A))

Intensidad vs Voltaje PROBETA 2

R = -0,6248 (I) + 17,804

-5,0

-2,0

1,0

4,0

7,0

10,0

13,0

16,0

19,0

22,0

25,0

0 0,5 1 1,5 2

RES

ISTE

NC

IA

INTENSIDAD

Resistensia(μΩ) VS Intensidad (A) PROBETA 2

GRAFICA 4. Resultados de dispersión de la prueba de resistividad PROBETA 2

Fuente el autor

MAX 0,0000185 Ω MIN 0,0000173 Ω

79

I = 0,0559 (V) - 0,0081

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

2

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0

INTE

NIS

DA

(A

)

VOLTAJE µICROVOLTIOS

Intensidad(A) Lineal (Intensidad(A))

Intensidad vs Voltaje PROBETA 3

y = -0,2025x + 18,308

-5

-2

1

4

7

10

13

16

19

22

25

0 0,5 1 1,5 2

RES

ISTE

NC

IA

INTENSIDAD

Resistensia(μΩ) VS Intensidad (A) PROBETA 3

El promedio de resistencia de las 50 medidas fue 0,00001741 ohmios. Con este

dato la resistividad es

.

Esta se encuentra con una resistividad muy cerca a la norma UNE 20003, lo cual nos indica una buena calidad del material y del proceso con el que se fundió. GRAFICA 5. Resultados de dispersión de la prueba de resistividad PROBETA 3

Fuente el autor.

El promedio de resistencia de las 50 medidas fue 0,000018112 ohmios; con este

dato la resistividad calculada matemáticamente es

. La cual está

por encima de lo indicado en la norma UNE 20003, a pesar en realidad no está muy alejada y su valor demuestra una baja resistividad por lo que al mismo tiempo indica una gran continuidad.

MAX 0,0000185 Ω MIN 0,0000173 Ω

80

A continuación, se resumen los resultados de las tres probetas. Tabla 9, Valores de resistencia y resistividad de las tres probetas de Cobre.

PROBETA TIPO DE MOLDEO RESISTENCIA

PROMEDIO (μΩ) RESISTIVIDAD ƍ=(Ω*mm²)/m

1 VERDE 18,43 0,01843

2 RESINAS AUTOFRAGUANTES 17,408 0,017408

3 CO2 18,112 0,018112

Fuente el autor.

En clara medida se ve con una menor resistividad a la probeta 2. Aunque por muy pequeñas diferencias el tipo de moldeo si puede afectar ya que en anteriores espacios del trabajo se ha indicado que dependiendo del moldeo la pieza puede tener más o menos posibilidades de tener defectos como porosidades en su interior, estos espacios son formados por pequeñas bolsas de aire o gases de la misma fundición. Estos elementos se consideran como dieléctricos por lo que pueden hacer oposición al flujo de electrones. Provocando una mayor resistividad. En pocas palabras entre más espacios o poros se nos generen en la pieza, menos conductiva es. El resultado final nos evidencia que el tipo de moldeo del probeta 2 sería más adecuado que los otros dos tipos de moldeo, cabe resaltar que en los tres casos la resistividad es muy baja por lo tanto indica de materiales con una excelente conductibilidad esto en gran medida al material (cobre) que como es sabido es un uno de los mejores conductores y por esto junto con el aluminio son los dos materiales más utilizados en electricidad. Tabla comparación de resultados con la norma NTC 2050

Fuente: El autor

4.9 ENSAYO DE CHARPY

Este ensayo se realizó bajo la Norma ASTM E1820 y Norma ASTM E23,el ensayo charpy es realizado para valorar la capacidad de un material metálico en este caso cobre, de absorber energía cuando es impactado por un cuerpo y así determinar su tendencia hacia el comportamiento de fractura frágil o fractura dúctil. Con el ensayo de impacto Charpy se obtienen resultados muy dispersos, haciendo

PIEZA AREA mm² LONGITUD mts RESISTENCIA Ω OBSERVACION

cable 4/0 107,22 1000 0,199 Valor de la tabla 8 del capitulo 9 de la NTC 2050

cable 4/0 107,22 0,1 0,0000199 Valor obtenido al hacer una regla de 3 con el cable de 1000 metros

PROBETA 100 0,1 0,0000179 Valor promedio obtenido en el laboratorio de la UPTC TUNJA

81

necesario tomar varias mediciones, utilizando varias probetas del mismo material en condiciones de temperatura similares; para poder hacer un promedio y obtener un valor más aproximado al valor real de la tenacidad. ILUSTRACIÓN 34. Probetas para prueba de impacto tipo charpy a) probetas de cobre b) Rotura de las probetas c) Rotura de las probetas lateral

82

d) probetas colocadas para observar la fractura dúctil Fuente: El autor Tabla 10. Datos prueba de charpy

Estándar ISO Número de lote 1

Tipo V Profundidad

2 [ mm ]

Datos Área Energía Tenacidad Temperatura

PROBETA MOLDEO [ mm^2 ] [ J ] [ J/mm^2 ] [ º C ]

1 VERDE 88 192.58 2.19 25

2 CO2 88 210.42 2.39 25

3 RESINAS AUTOFRAGUANTES 88 212.29 2.41 25

Valor mínimo 88 192.58 2.19 25 Valor máximo 88 212.29 2.41 25 Valor medio 88 205.10 2.33 25

Fuente: el autor

Tabla 11. Datos prueba charpy.

Fuente: El autor.

En este ensayo podemos decir que la probeta de resinas autofraguantes es el más dúctil de los 3 tipos de moldeo lo que significa que posee gran tenacidad ya que esta es la capacidad que tiene un material para absorber energía antes de romperse.

180

190

200

210

220

PROBETA 1 PROBETA 2 PROBETA 3

192,58

210,42 212,29

Energía en [J] a 25 °C

2

2,1

2,2

2,3

2,4

2,5

PROBETA 1 PROBETA 2 PROBETA 3

2,19

2,39 2,41

Tenacidad en [J/mm²] a 25 °C

83

5. ANÁLISIS DE RESULTADOS

Se muestra los resultados obtenidos de las diferentes pruebas realizadas a los 4 tipos de moldeo utilizados para este propósito, entre ellas la variación de contracciones, defectologia y nivel inclusinario de las piezas fundidas y reducción del tiempo de granallado y limpieza para tener una mejor confiabilidad en la obtención de los resultados y así poder deducir el moldeo más conveniente.

5.1 CONTRACCIÓN DEL COBRE EN 4 TIPOS DE MOLDEO:

La contracción ocurre durante el enfriamiento y la solidificación. La contracción ocurre en 3 pasos: Ilustración 32. Curva de enfriamiento de un metal puro

Fuente: https://www.slideshare.net/jamesjosejuarezmuente/18816757-fundicion

1). Contracción liquida durante el enfriamiento anterior a la solidificación. 2) contracción durante cambio de fase de líquido a solido llamada contracción de solidificación. 3) contracción térmica de la fundición solidificada durante el enfriamiento hasta la temperatura ambiente. Teniendo en cuenta este fenómeno el modelo debe construirse de acuerdo con el grado de contracción del material para facilitar así su extracción y evitar el rompimiento de este, de lo contrario generaría sobrecostos de producción. En este tipo de piezas al no tener cuidado con las medidas puede provocar que los cables y/o tubería a conectar no queden firmemente ajustada o que la holgura no sea lo suficiente para que el cable y/o tubo se alojen lo que acarrearía pérdidas que al ser el material en cobre sería bastante costoso. Para una mayor ilustración se utilizarán graficas de cilindros en 3D realizadas gracias al software Microsoft Excel 2010. En ellas simplemente se podrán ver las diferencias gracias a las distintas alturas de los cilindros y además se diferenciarán por sus colores; En la

84

010203040506070

MODELOINICIAL

PROCESO ENVERDE

PROCESO ENCO2

PROCESO ENAUTOFRAGUA

NTE

PROCESO ENCOQUILLA

LARGO (L) 64 62 62,5 63 6,35

ANCHO (W) 22 19 19,3 20,5 21,3

ESPESOR (T) 8 6,8 6,54 7,2 7,43

64 62 62,5 63

6,35 22 19 19,3 20,5

21,3

8 6,8 6,54 7,2 7,43

CONECTOR TIPO GD COBRE MEDIDAS EN MILIMETROS

parte inferior a la gráfica se podrán ver los datos que formaron las gráficas y el modelo indicando la parte exacta de donde se tomaron las medidas que están dadas en milímetros indicando el Largo (L), ancho (W) y el espesor (T) se indica a continuación.

Ilustración 33. Parámetros de medida tomados para verificar la contracción del material longitud (L), ancho (W), espesor (T). a b c d

a) Conector tipo GD b) Conector tipo GC c) Conector tipo GB

d) Conector tipo GAR Fuente: autor

En el primer grafico veremos el conector tipo GD que es un conector para sostener uno o dos cables de cobre en paralelo a un tubo dependiendo el tamaño del tubo será el tamaño del conector ya que el tubo puede variar de ½” a 4” en lo estándar

Grafica 6. Contracciones generadas al modelo TGD

Fuente: autor

85

En el segundo grafico veremos el conector tipo GC que es un conector para sostener cable a cable de cobre por medio de un tornillo de bronce y de ser necesario se puede unir a una platina su tamaño esta dado más por el tipo de cable que puede oscilar entre 8 AWG a 500 MCM. Grafica7. Contracciones generadas al modelo TGC

Fuente: autor

Para el tercer tipo de conector GB es un conector para sostener cable a platina por medio de un tornillo en bronce Grafica 8. Contracciones generadas al modelo TGB

05

101520253035

MODELOINICIAL

PROCESO ENVERDE

PROCESO ENCO2

PROCESO ENAUTOFRAGUAN

TE

LARGO (L) 34 32 31,8 33

ANCHO (W) 27 25 26 26,2

ESPESOR (T) 8 7 7,2 7,2

34 32 31,8 33 27

25 26 26,2

8 7 7,2 7,2

CONECTOR TIPO GC COBRE MEDIDAS EN MILIMETROS

05

101520253035404550

MODELO INICIAL PROCESO ENVERDE

PROCESO EN CO2 PROCESO ENAUTOFRAGUANT

E

LARGO (L) 46 44 43 44,5

ANCHO (W) 22 19 20 20,5

ESPESOR (T) 12 11 10,5 11

46 44 43 44,5

22 19 20 20,5

12 11 10,5 11

CONECTOR TIPO GB COBRE MEDIDAS EN MILIMETROS

86

Fuente: autor

GRAFICA 9. Contracciones generadas al modelo TGAR

Fuente: autor

5.2 DEFECTOLOGIA DE LAS PIEZAS FUNDIDAS

Los defectos, que suelen aparecer con frecuencia en las piezas fundidas, tienen en general su origen en que alguna parte del proceso que no ha sido debidamente controlado. La fusión, colada y solidificación comprenden muchas operaciones complicadas, siendo un control perfecto imposible. No es sorprendente que en el proceso de fundición se encuentren mayor variedad y número de defectos, que en cualquier otro proceso de fabricación. El estudio de los defectos, antes de ser una tendencia negativa del aprendizaje, es algo muy importante para todos los que interviene. Estos defectos deben ser analizados y comprendidos, llevando el análisis hasta sus causas para corregirlas. Estos defectos pueden ser poros, inclusiones, Filtraciones de material, pliegues o uniones frías, contracciones, arena vitrificada, enfriadores y rechupes

0

10

20

30

40

50

60

70

MODELO INICIAL PROCESO ENVERDE

PROCESO EN CO2 PROCESO ENAUTOFRAGUANT

E

LARGO (L) 59 62 61 63

ANCHO (W) 28 30 29 30,5

ESPESOR (T) 7 12,1 11,7 12,3

59 62 61 63

28 30 29 30,5

7

12,1 11,7 12,3

CONECTOR TIPO GAR COBRE MEDIDAS EN MILIMETROS

87

5.2.1 Defectologia de las piezas fundidas en arena verde. Ilustración 34. Defectos de una pieza movida de dimensiones inexactas.

Fuente: autor

Podemos observar un desplazamiento en la pieza colada, la causa fue en el molde listo para la colada no estaba correctamente puesto y ajustado y Las piezas no coincidían la una con la otra. . Ilustración 35. Defecto de una pieza con incrustaciones de arena

Fuente: autor

88

En esta imagen podeos observar que tiene incrustaciones de arena, la causa fue arena suelta producido por una arena de baja refractariedad. El defecto consiste en una mezcla de arena y de metal. La eliminación es muy difícil 5.2.2 Moldeo en arena con CO2 Ilustración 36. Defecto de una pieza con arena vitrificada

Fuente: autor

Esta pieza contiene arena vitrificada, la arena está fuertemente adherida a la pieza la causa la arena de moldeo se ha fundido superficialmente y se ha unido a la superficie de la pieza Ilustración 37. Pieza con porosidades de gas

Fuente: autor

89

En esta pieza observamos porosidades de gases con bastante uniformidad por toda sección de la pieza fundida. Los mayores suelen encontrarse en la sección más espesa de la pieza por ser la última en solidificarse la causa gas en el metal. 5.2.3 Defectologia de molde en resinas autofraguantes Ilustración 38. Pieza con desplazamiento

Fuente: Autor

Podemos observar que hay una junta desplazada, pronunciado desencaje de las partes de superior e inferior del molde, dando lugar a que la pieza fundida sea defectuosa la causa desgaste de la caja y placa de moldeo, que origina el desplazamiento de la caja. 5.2.3 Defectologia de moldeo en coquilla Ilustración 39. Pieza con rechupe

Fuente: Autor

90

En esta imagen observamos un rechupe o Cavidad ocasionada por la contracción liquida. La causa diseño inapropiado de la pieza fundida, así como inadecuados métodos de colada Ilustración 40. Pieza con grieta

Fuente: Autor

Esta imagen presenta una grieta producida al contraerse el metal durante su enfriamiento en el molde, o poco después de haber sido extraído de este. La causa: Los principales factores causantes de este defecto son el diseño, de la fundición, unido a la falta de libertad para desarrollarse la contracción normal del metal, a consecuencias de los refuerzos de la caja o el molde. El límite elástico y la dureza obtenidas en el ensayo de fundición son mayores en

moldeo en resinas autofraguantes y coquilla .Los moldes con el proceso de resinas autofraguantes presenta dureza que favorecen las propiedades físicas de los moldes de arena, resistencia, deformación, resistencia en caliente, expansión y contracción. Con aumentos de dureza se mejoran la superficie de acabado de las piezas fundidas, se logran dimensiones más precisas y reduce la filtración de material. El tipo moldeo es determinante para la obtención de las propiedades requeridas, indiferente de la composición que se trate, propiedades que se pueden mejorar con un tratamiento posterior. La temperatura de colada es un aspecto metalúrgico de gran importancia, pues esta influye directamente sobre la obtención de conectores de cobre; además de contribuir en las propiedades finales de la pieza. Siendo que el control de la temperatura es muy difícil de realizar con exactitud es necesario generar medios de control efectivo por su importancia. El incremento de la temperatura incrementa el desgaste de este material, pero la velocidad de enfriamiento debe ser lo más rápida posible, de manera que el molde más adecuado es el de coquilla le sigue resinas autofraguantes.

91

Para aplicaciones donde las propiedades a tomar en cuenta son la dureza, la resistencia a la tracción, conductividad eléctrica y tenacidad se optaría por moldeo en resinas autograguantes y coquilla, en este caso para la fabricación de conectores de cobre sometidos a un gran esfuerzo mecánico, la resistencia al desgaste y la resistencia a la corrosión.

92

6. CONCLUSIONES

1. Esta tesis permitió aplicar los conocimientos adquiridos sobre procesos

manufactura, el objetivo fue determinar el sistema de moldeo apropiado para la producción de conectores eléctricos de cobre. Se identificaron los diferentes tipos de moldeo. Siendo estos: moldeo en arena verde. Silicato de sodio CO2, resinas autofraguantes y coquilla. De estos cuatro el más apropiado es el de resinas autofraguantes el cual optimiza el proceso de fundición. Minimiza los costos de producción y reducción de tiempo en las operaciones de desmoldeo.

2. El uso de materia prima reciclada es un factor delicado, ya que la pureza de la materia prima es primordial para la obtención de las características requeridas por la norma. Sin embargo, entre más pura es la materia prima de reciclaje, mayor será su costo. Es por ello que se debe sacrificar en costos para no escatimar en propiedades mecánicas de las piezas a elaborarse. Por lo que se pudo concluir en el caso de la chatarra de cobre, que la chatarra de cobre brillante o de primera da mejores resultados y menos pérdidas que la chatarra de cobre de segunda.

3. En los cuatro tipos de moldeo el que presenta mejores rendimientos y menos perdidas en el balance de carga es el moldeo en coquilla y resinas autofraguantes, también presentan muy buena conductividad.

4. El proceso de moldeo de resinas autofraguantes y coquilla arrojaron que tienen mejores propiedades mecánicas como mejor resistencia a la tracción mejor conductividad eléctrica.

5. Con la realización del proyecto se pudo comprobar que es factible realizar, un producto como conectores de cobre, normalizado que sea capaz de competir con productos importados y nacionales con la misma calidad y precio.

6. El moldeo de coquilla es un método muy versátil en procesos de fundición porqué obtiene tiempos de producción muy cortos , a pesar de su costo inicial se justifica su inversión por la calidad de las piezas obtenidas, las piezas fundidas coquilla da mejores propiedades mecánicas en comparación con moldeo en verde y CO2.

7. La resistividad de una pieza de cobre puede verse afectada por varios factores desde los físicos como poros o grietas o los químicos al conformar la mezcla, hasta la simple temperatura.

93

7. RECOMENDACIONES

1. Se aconseja determinar la dosificación adecuada de resina y catalizador, altas concentraciones de dichos insumos permitirían formar moldes con elevada resistencia a la tracción, moldes compactos evitan la eliminación de gases que se generan durante la fundición, formando porosidades en las piezas; mientras que una baja dosificación permitirá formar moldes frágiles que pueden romperse durante el proceso de colada.

2. Se recomienda no cambiar los sobre espesores de los modelos debido a

que las contracciones son las mismas.

3. Se recomienda seguir paso a paso con el procedimiento descrito para obtener las propiedades requeridas por la norma, es decir, realiza adecuadamente el cálculo de carga, para luego continuar con el proceso de fundición.

4. En cuanto a la materia prima de reciclaje, se recomienda utilizar cobre brillante

o cobre de primera. Este tipo de material de reciclaje es de un cobre más puro, el cual casi no genera escoria y pérdidas el momento de fundir. También se puede estar seguro con este material que no se está añadiendo materiales desconocidos a la colada.

5. Se recomienda el proceso de fundición en resinas autofraguantes por su

facilidad de producción y la versatilidad que tiene el proceso, siendo este un proceso de bajo costo.

94

8. BIBLIOGRAFÍA E INFOGRAFÍA

1. INFANTE, Miguel y otros. La fundición en Suramérica. Colciencias. Bogotá 1979.

2. BIEDERMANN A. Tratado moderno de fundición de metales no Férreos, hornos eléctricos y ensayo de los metales. 2º-Edición. Barcelona - España: Ed. José Montejo, 1955.

3. CAPELLO, Edoardo. Tecnología de la Fundición. Barcelona: GUSTAVO GILI, S.A., 1966.

4. Escuela Colombiana de Ingeniería “Julio Garavito” Laboratorio de Producción.

5. ASM Metals Handbook. Casting hotbox binder 9ed.U.S.A 19 92. VOL 15,9 ed.

6. http://www.quiminet.com/archivos_empresa/pdf 7. Howard, E, D. Tratado práctico de fundición. Ediciones Aguilar. Madrid. 1962 8.https://www.codelco.com/usos-del-cobre/prontus_codelco 9. Riquezas mineras de Chile a nivel mundial. Álvaro González Letelier. Universidad de Chile 2000

10. H. Wayne Beaty; Donald G. Fink: Manual de la Norma para ingenieros electrónicos, decimosexta edición. Conductores de línea, Capítulo (McGraw-Hill Professional, 2013), Access Engineering. 11.V. LAMAS, L. VALDERRAMA. Estudio de Factibilidad Técnica y Económica para Producir Arenas de Moldeo para Fundición Metalnorte, 2006, Departamento de Metalurgia, Universidad de Atacama, Copiapó, 12. https://www.academia.edu/18120027/ARENA_DE_MOLDEO 13. Manual Del ingeniero De taller autor: Roger Timings 14. ASM Metals Handbook casting. Hot box binder 9.ed. U.S.A 1992. VOL15 15 https://es.scribd.com/document/339956508/MOLDEO-SILICATO-CO2 16. https://es.scribd.com/document/339956508/MOLDEO-SILICATO-CO2

95

9. ANEXOS

ANEXO 1. DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 1

FUENTE: EL AUTOR

Voltaje(μv) Intensidad(A) Resistensia(μΩ) Resistensia(Ω) Resitividad(ƍ)

0,74 0,0415 17,8 0,0000178 0,0178

1,08 0,0585 18,5 0,0000185 0,0185

1,28 0,072 17,8 0,0000178 0,0178

1,94 0,101 19,2 0,0000192 0,0192

2,11 0,1143 18,5 0,0000185 0,0185

2,61 0,1465 17,8 0,0000178 0,0178

3,16 0,1586 19,9 0,0000199 0,0199

3,31 0,179 18,5 0,0000185 0,0185

5,11 0,287 17,8 0,0000178 0,0178

6,64 0,346 19,2 0,0000192 0,0192

7,60 0,411 18,5 0,0000185 0,0185

9,06 0,509 17,8 0,0000178 0,0178

9,24 0,519 17,8 0,0000178 0,0178

10,38 0,561 18,5 0,0000185 0,0185

11,14 0,58 19,2 0,0000192 0,0192

11,94 0,6 19,9 0,0000199 0,0199

12,31 0,641 19,2 0,0000192 0,0192

12,32 0,666 18,5 0,0000185 0,0185

13,12 0,737 17,8 0,0000178 0,0178

13,71 0,741 18,5 0,0000185 0,0185

14,51 0,815 17,8 0,0000178 0,0178

15,54 0,84 18,5 0,0000185 0,0185

15,97 0,863 18,5 0,0000185 0,0185

16,68 0,869 19,2 0,0000192 0,0192

16,77 0,942 17,8 0,0000178 0,0178

16,87 0,948 17,8 0,0000178 0,0178

17,89 0,967 18,5 0,0000185 0,0185

19,76 1,11 17,8 0,0000178 0,0178

20,65 1,116 18,5 0,0000185 0,0185

21,73 1,221 17,8 0,0000178 0,0178

22,19 1,226 18,1 0,0000181 0,0181

23,89 1,342 17,8 0,0000178 0,0178

24,15 1,357 17,8 0,0000178 0,0178

24,78 1,369 18,1 0,0000181 0,0181

25,44 1,421 17,9 0,0000179 0,0179

25,70 1,444 17,8 0,0000178 0,0178

25,74 1,446 17,8 0,0000178 0,0178

25,77 1,448 17,8 0,0000178 0,0178

27,36 1,479 18,5 0,0000185 0,0185

27,95 1,511 18,5 0,0000185 0,0185

28,43 1,537 18,5 0,0000185 0,0185

29,04 1,5696 18,5 0,0000185 0,0185

30,01 1,622 18,5 0,0000185 0,0185

30,49 1,648 18,5 0,0000185 0,0185

31,65 1,711 18,5 0,0000185 0,0185

33,10 1,724 19,2 0,0000192 0,0192

33,33 1,736 19,2 0,0000192 0,0192

33,69 1,821 18,5 0,0000185 0,0185

35,42 1,845 19,2 0,0000192 0,019237,53 1,886 19,9 0,0000199 0,0199

96

ANEXO 2. DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 2

FUENTE EL AUTOR

Voltaje(μv) Intensidad(A) Resistensia(μΩ) Resistensia(Ω) Resitividad(ƍ)

0,74 0,04221 17,5 0,0000175 0,0175

1,34 0,07498 17,9 0,0000179 0,0179

1,53 0,08645 17,7 0,0000177 0,0177

1,90 0,1085 17,5 0,0000175 0,0175

2,27 0,1281 17,7 0,0000177 0,0177

2,46 0,1422 17,3 0,0000173 0,0173

3,26 0,1822 17,9 0,0000179 0,0179

3,68 0,2103 17,5 0,0000175 0,0175

4,31 0,2492 17,3 0,0000173 0,0173

4,45 0,2514 17,7 0,0000177 0,0177

5,10 0,2881 17,7 0,0000177 0,0177

5,74 0,3206 17,9 0,0000179 0,0179

6,00 0,3427 17,5 0,0000175 0,0175

6,47 0,3655 17,7 0,0000177 0,0177

6,76 0,3777 17,9 0,0000179 0,0179

6,97 0,385 18,1 0,0000181 0,0181

7,25 0,396 18,3 0,0000183 0,0183

7,35 0,4105 17,9 0,0000179 0,0179

7,69 0,42 18,3 0,0000183 0,0183

8,01 0,4375 18,3 0,0000183 0,0183

8,02 0,4533 17,7 0,0000177 0,0177

8,53 0,4822 17,7 0,0000177 0,0177

8,88 0,496 17,9 0,0000179 0,0179

9,27 0,512 18,1 0,0000181 0,0181

9,28 0,53 17,5 0,0000175 0,0175

9,50 0,549 17,3 0,0000173 0,0173

9,58 0,567 16,9 0,0000169 0,0169

9,69 0,58 16,7 0,0000167 0,0167

10,00 0,592 16,9 0,0000169 0,0169

10,19 0,603 16,9 0,0000169 0,0169

10,48 0,62 16,9 0,0000169 0,0169

10,65 0,63 16,9 0,0000169 0,0169

11,66 0,674 17,3 0,0000173 0,0173

12,08 0,69 17,5 0,0000175 0,0175

12,30 0,695 17,7 0,0000177 0,0177

12,94 0,748 17,3 0,0000173 0,0173

13,06 0,755 17,3 0,0000173 0,0173

13,35 0,763 17,5 0,0000175 0,0175

14,21 0,851 16,7 0,0000167 0,0167

15,48 0,916 16,9 0,0000169 0,0169

16,37 0,946 17,3 0,0000173 0,0173

17,49 1,06 16,5 0,0000165 0,0165

18,04 1,08 16,7 0,0000167 0,0167

20,71 1,24 16,7 0,0000167 0,0167

22,31 1,32 16,9 0,0000169 0,0169

24,22 1,45 16,7 0,0000167 0,0167

25,55 1,53 16,7 0,0000167 0,0167

28,18 1,61 17,5 0,0000175 0,0175

29,76 1,72 17,3 0,0000173 0,0173

30,96 1,832 16,9 0,0000169 0,0169

DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 1

97

ANEXO 3. DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 3

FUENTE EL AUTOR

Voltaje(μv) Intensidad(A) Resistensia(μΩ)Resistensia(Ω) Resitividad(ƍ)

0,76 0,0415 18,3 0,0000183 0,0183

1,06 0,0585 18,1 0,0000181 0,0181

1,30 0,072 18,1 0,0000181 0,0181

1,87 0,101 18,5 0,0000185 0,0185

2,09 0,1143 18,3 0,0000183 0,0183

2,71 0,1465 18,5 0,0000185 0,0185

2,87 0,1586 18,1 0,0000181 0,0181

3,20 0,179 17,9 0,0000179 0,0179

5,19 0,287 18,1 0,0000181 0,0181

6,33 0,346 18,3 0,0000183 0,0183

7,44 0,411 18,1 0,0000181 0,0181

9,42 0,509 18,5 0,0000185 0,0185

9,50 0,519 18,3 0,0000183 0,0183

10,27 0,561 18,3 0,0000183 0,0183

10,50 0,58 18,1 0,0000181 0,0181

11,10 0,6 18,5 0,0000185 0,0185

11,47 0,641 17,9 0,0000179 0,0179

12,05 0,666 18,1 0,0000181 0,0181

13,49 0,737 18,3 0,0000183 0,0183

13,71 0,741 18,5 0,0000185 0,0185

14,75 0,815 18,1 0,0000181 0,0181

14,87 0,84 17,7 0,0000177 0,0177

15,62 0,863 18,1 0,0000181 0,0181

15,90 0,869 18,3 0,0000183 0,0183

16,86 0,942 17,9 0,0000179 0,0179

16,97 0,948 17,9 0,0000179 0,0179

17,12 0,967 17,7 0,0000177 0,0177

20,31 1,11 18,3 0,0000183 0,0183

20,65 1,116 18,5 0,0000185 0,0185

22,10 1,221 18,1 0,0000181 0,0181

22,19 1,226 18,1 0,0000181 0,0181

24,83 1,342 18,5 0,0000185 0,0185

25,10 1,357 18,5 0,0000185 0,0185

25,33 1,369 18,5 0,0000185 0,0185

25,72 1,421 18,1 0,0000181 0,0181

26,43 1,444 18,3 0,0000183 0,0183

26,46 1,446 18,3 0,0000183 0,0183

26,50 1,448 18,3 0,0000183 0,0183

26,77 1,479 18,1 0,0000181 0,0181

27,05 1,511 17,9 0,0000179 0,0179

27,51 1,537 17,9 0,0000179 0,0179

27,78 1,5696 17,7 0,0000177 0,0177

28,39 1,622 17,5 0,0000175 0,0175

28,51 1,648 17,3 0,0000173 0,0173

30,28 1,711 17,7 0,0000177 0,0177

30,86 1,724 17,9 0,0000179 0,0179

31,42 1,736 18,1 0,0000181 0,0181

32,60 1,821 17,9 0,0000179 0,0179

32,66 1,845 17,7 0,0000177 0,0177

33,76 1,886 17,9 0,0000179 0,0179

DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 1

DIGITÓ:

COQUILLA

ESCALA: RADICADO:

PL. N°:

DE:

1

1

CONTENIDO:

ANEXO 4

ARCHIVO Nº:

FECHA:

PROYECTO:

INGENIERO DISEÑADOR

1:1

12 MAYO DE 2018

N/A

Nº 1

MODIFICACIONES:FECHA DESCRIPCION FIRMA

VISTA SUPERIOR

VISTA INFERIOR

VISTA LATERAL

VISTA LATERAL

DETERMINACIÓN DEL TIPO DE MOLDEO

PARA LA FABRICACIÓN DE CONECTORES DE

COBRE VÍA HORNO BASCULANTE DE

CRISOL

MARYNELSA BAEZ PINEDA

PAGINA 98