INFORME LABORATORIO DE PROCESOS DE MOLDEO

“DETERMINACION DE LA GRANULOMETRIA DE LAS ARENAS ”

ANDRES FELIPE PEDRAZA PARDO

JUAN PABLO TRIANA CAMARGO

ING.MSM. MONICA ISABEL MELGAREJO

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

ESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA

TUNJA

2014

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INFORME LABORATORIO DE PROCESOS DE MOLDEO

“DETERMINACION DE LA GRANULOMETRIA DE LAS ARENAS ”

ANDRES FELIPE PEDRAZA PARDO

JUAN PABLO TRIANA CAMARGO

ING.MSM. MONICA ISABEL MELGAREJO

Laboratorio N° 02

Determinación de granulometría de las arenas.

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

ESCUELA DE INGENIERIA METALURGICA

TUNJA

2014

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CONTENIDO

Pag

INTRODUCCION........................................................................................................................4

OBJETIVOS................................................................................................................................5

MARCO TEORICO.....................................................................................................................6

PROCEDIMIENTO......................................................................................................................9

RESULTADOS..........................................................................................................................12

ANALISIS DE RESULTADOS......................................................................................................16

CONCLUSIONES......................................................................................................................17

BIBLIOGRAFIA . ……………………………………………………………………………………………………………….18

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INTRODUCCION

La finura de una arena de moldeo se determina por el tamaño y distribución de sus granos, el objeto de la práctica de laboratorio es obtener la curva granulométrica de una preparación de arena igual a 50g.

Este parámetro es sumamente importante ya que las principales propiedades de la mezcla de moldeo están influenciadas por el tamaño de grano de la arena. Más aún las propiedades de tas piezas moldeadas dependen del tamaño de grano y de la uniformidad en la que los granos de arena están distribuidos, ya que por definición la arena tiene granos de tamaño variable entre 0.05 mm a 2 mm

Una clasificación muy conocida es la siguiente:

Arena Índice AFS Tamaño de grano (mm)Muy gruesa 18 1 - 2

Gruesa 18-35 0.5- 1Media 35-60 0.25 -0.5Fina 60- 150 0.10-0.25

Muy fina 150 0.05-0.10

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OBJETIVOS

OBJETIVOS GENERALES.

Determinar el índice granulométrico AFS.

.

OBJETIVOS ESPECIFICOS.

A partir del análisis granulométrico determinar las propiedades de la arena y así realizar una relación con los usos más importantes que esta puede tener en los diferentes tipos de fundiciones.

Tener claras las propiedades que debe tener la arena al momento de ser utilizada como molde en una fundición.

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MARCO TEORICO

1- Composición química de las diferentes arenas usadas.

1. Silice 80-90%: Dan refractariedad y permeabilidad (granos grandes)

2. Arcilla (aglomerante) 4-9%: Partículas finas de la arena, p.e; silicato de alúmina hidratado

3. Agua y impurezas 2-6%: minerales complejos, p.e; CaO, MgO, FeO, Na2O

La arcilla con el agua forman una masa pastosa que rodea los granos de silice y hace que entre ellos se genere una fuerza de cohesión

Arenas más usadas en la industria y su composición química

Arena de Cromita

- Arena de cromita: Se suministra con una granulometría 45-65 AFA y el contenido típico de sus óxidos mayoritarios es Cr2O3: 46%, FeO: 27%, Al2O3: 15% y MgO:10%.

- Arena de olivino: El tamaño granulométrico para la fabricación de moldes es de 50-60 AFA y la composición típica expresada en óxidos es MgO: 48%, SiO2: 41% y Fe2O3: 8%. 

- Arena de circonio: Su composición es Silicato de circonio (ZrSiO4) y tiene una densidad aparente aproximada de 2,7 gr/c.c..

- Arena de bauxita: La arena de Bauxita es un producto obtenido por fusión y que contiene aproximadamente un 75% de Al2O3

Howard, E. D., [1962] Tratado práctico de fundición. Editorial Aguilar, S.A. Ediciones,Madrid, España. 1.

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2- Tipos de grano en las arenas de fundición

- De acuerdo al tamaño de grano

Arena INDICE AF.S. TAMAÑO DE GRNO

Muy grasa < a 18 entre 1 y 2 mm

Gruesa entre 18 y 35 entre 0.5 y 1 mm

Media entre 35 y 60 entre 0.25 y 0.5 mm

Fina entre 60 y 150 entre 0.12 y 0.25 mm

Finísima > 150 < 0.10 mm

- De acuerdo al tipo de grano

Arena de forma esferoidal Arena de grano angulado Arena de grano compuesto

Howard, E. D., [1962] Tratado práctico de fundición. Editorial Aguilar, S.A. Ediciones,Madrid, España. 1

3- Preparación de la muestra de arena teniendo en cuenta los conocimientos adquiridos en preparación de minerales.

- Se sacan los porcentajes a manejar en la composición de la arena: sílice: 90% - Bentonita: 7% - Agua 3%.

- Pesar 45 g de sílice, 3,5 gramos de bentonita y 1.5 g de agua; llevar todo a una bandeja y revolver las 3 proporciones hasta que se vea una mezcla casi homogénea.

Para añadir la cantidad de agua apropiada realizamos la conversión a volumen conociendo su densidad que es 1 g/ml; lo cual nos da que debemos añadir 1.5 ml de agua.

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4- Analisis y distribución granulométrica

La medición del tamaño de los granos de una arena “ ya separada de la arcilla”, se efectúa haciéndolos pasar por una serie de tamices con mallas cada vez más finas, y pesar luego la cantidad retenida en cada tamiz La norma Americana usa los números:6,12,30,40,50,70,100,140,200,270, que indican el número de hilos por pulgadas lineal. Dicha norma le ha asignado para cada dimensión de malla un coeficiente multiplicador “M” (3,5,10,20,30,40,50,70,100,140,200y 300 para el fondo respectivamente), por medio del cual se llega a un número convencional que representa la finura.

Método operativo: Los tamices van dispuestos uno sobre otro formando una columna y se apoyan sobre un aparato vibrador accionado eléctricamente. Se seca y pesa la parte granular que queda después de haber separado la arcilla, luego se coloca el árido sobre el primer tamiz y se hace funcionar el aparato durante 15 minutos, se pesan las cantidades retenidas por cada tamiz y las que han llegado al fondo. Se calcula el porcentaje de arena retenido por cada tamiz referido al peso inicial de 50 Gr entonces:

Se multiplica cada uno de estos valores por el multiplicador M correspondiente al tamiz en cuestión y se suman los productos

Se divide la suma de productos por el porcentaje total de árido obteniéndose así el número de finura media de la tierra examinada

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PROCEDIMIENTO

1- contar los elementos de seguridad y los elementos requeridos para la practica

Los elementos necesarios e indispensables para realizar la práctica son:

Overol. Gafas de seguridad. Guantes de carnaza. Tapabocas industrial. Botas punta de acero.

En los procesos donde se trabajo con altas temperaturas será necesario utilizar:

Casco

Chaqueta de carnaza. Pantalón de carnaza . Peto de carnaza. Gafas de seguridad. Careta protectora.

2- Preparar una muestra de 50 gramos de arena.

Los porcentajes trabajados fueron determinados aleatoriamente y no se tuvieron consideraciones externas algunas; en nuestro caso utilizamos sílice: 90% - Bentonita: 7% - Agua 3%.

Las cantidades obtenidas son llevadas a una bandeja y se revuelven hasta obtener el máximo de homogeneidad; en este caso se podrá observar como la mezcla adquiere un color amarillo oscuro.

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- Imagen 1. Preparación de la arena

3- Después de tener la mezcla de arena se lleva a una serie de tamices ( 40,80,100,200 y fondo)

Imagen 2- Serie de tamices montada

4- Encender el equipo y tamizador, y dejar la serie de tamices en vibración durante 5 0 10 minutos.

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Imagen 3. Tamizador

5- Una vez cumplido los anteriores pasos empezamos a pesar lo que quedo retenido en cada tamiz; estos datos son anotados pues son los que nos servirán para el debido análisis de finura en nuestra arena.

Cada pesada se hace por separado y se debe tener en cuenta que la báscula siempre debe estar en ceros al momento de pesar la muestra de arena, cuidados como estos, sencillos y prácticos, muchas veces nos determinan la exactitud de la práctica.

Imagen 4. Pesaje

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RESULTADOS

1 Observaciones de la práctica realizada.

Se tomaron 45g de sílice, 3,5 g de bentonita y 1,5g de agua, todo esto lo revolvimos y obtuvimos una mezcla casi homogénea de arena. La arena cambia su textura, su color, su permeabilidad y su resistencia al ser combinada.

2 Versión del procedimiento operativo, señalando las observaciones que merezcan interés.

- Cuando revolvemos los tres componentes (sílice, bentonita, agua) de nuestra muestra de arena, tenemos que tratar de ser muy exactos al momento de pesar cada cantidad: una de los aspectos más difíciles de controlar es la cantidad de agua que aplicamos por lo cual la humedad no va a ser la que nosotros creemos que es.

- Al momento de llevar a cabo el tamizado se debe dejar más de 5 minutos los tamices en la maquina tamizadora, pues en este corto tiempo es muy probable que debido a la humedad que posee la arena, muchas de las partículas unidas no se separan y por lo tanto no podrán ser objetivo del tamizado.

- El pesado de la arena que queda en cada tamiz es el paso más importante de todos y se debe realizar teniendo cuidados como: la báscula siempre debe estar en ceros, debemos pesar cada muestra en diferentes recipientes (papel, bandeja etc.) con el fin de no mantener pequeñas cantidades de la muestra pesada anteriormente y por último, se deben limpiar bien los tamices para evitar que queden residuos en estos.

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3 Esquemas de los procesos químicos y físicos que se presentan en las prácticas particulares.

Grafica 1 Esquema de los procesos

4 Cálculos obtenidos

Se trabajó con arena sin lavar.

Tamaño de la muestra: 50gContenido de arcilla 3.5 gramos o 7%Gramos de arena 45 gramos o 90%

N° N° tamiz Peso Q % Multiplicador( M ) Q*M1 40 30 60 30 18002 80 14 28 50 14003 100 0.5 1 70 704 200 0.23 0.46 140 64.45 Fondo 0.015 0.03 300 9

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Preparacion de la muestra Silice 90%Bentonita 7%Agua 3%

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Ubicacion de los tamices 40-80-100-200Se coloca la arena sobre el primer tamiz

3Tamizado aproximadamente durante 10 minutos Pesada de cada muestra en los tamices.

Total 49.745 89.49 3343.4

f=AFS= 3343.4/89.49= 37.36

El N° de finura es 37.36 y al realizar una clasificación en tablas estandarizadas podemos observar que el tamaño de grano de nuestra arena esta entre 0.5- 0.25 mm.

La granulometría es media.

Grafica 2 Comparación de porcentajes según el tamiz

1 2 3 4 50

10

20

30

40

50

60

7060

28

1 0.46 0.03

Tamiz

% R

eten

ido

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Arena de relleno

Tamaño de la muestra: 50.11 gramos

N° N° tamiz Peso Q % Multiplicador( M ) Q*M1 40 7.6 15.17 30 455.12 80 14.89 29.7 50 14853 100 11.28 22.5 70 15754 200 10.3 20.55 140 28775 Fondo 2.63 5.24 300 15726 Perdidas 3.41 6.84

Total 46.7 93.16 7964.1

f=AFS= 7964.1/93.16= 85.5

El N° de finura es 85.5 y al realizar una clasificación en tablas estandarizadas podemos observar que el tamaño de grano de nuestra arena esta entre 0.25 - 0.1 mm.

La granulometría es fina.

1 2 3 4 5 60

5

10

15

20

25

30

35

15.17

29.7

22.520.55

5.24 6.84

Series1

Tamiz

% p

orce

ntaj

e re

teni

do

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ANALISIS DE RESULTADOS

El tamaño de grano de las arenas de moldeo ejerce una influencia sumamente importante en las propiedades que posee determinada mezcla.

Se debe recordar que el tamaño de grano AFS indica un promedio en la finura de la arena de moldeo, en nuestro caso, podemos observar que este promedio es 37.36, y, a partir de él, deducimos que tenemos una arena de granulometría media.

Por otra parte el peso que no aparece en los tamices que representa el 10.51 % del total de la muestra preparada, hace referencia a la cantidad de arcilla formada a partir de la bentonita; la cantidad es mayor debido a que aumentamos la humedad total y esto hace que las partículas de arena se compacten entre sí por lo cual muchas de estas se quedan pegadas en la malla.

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CONCLUSIONES

El tamaño y porcentaje de cada medida de grano en una arena determinada incide sobre los factores más importantes que determinan la calidad de la pieza.

La adecuada selección y preparación de la arena, teniendo como variable más importante el tamaño de grano influye directamente en la terminación superficial de la pieza moldeada.

Entre más fina sea la arena menor será su permeabilidad, factor desfavorable cuando la fundición desprende demasiados gases durante la colada.

El tipo de arena obtenida en nuestro laboratorio presenta una permeabilidad óptima cuando se necesita suficiente espacio para desprendimiento de gases y salida de aire.

El tamaño de grano también es de gran importancia en la resistencia del molde y se vuelve indispensable considerarlo cuando colamos metales de alta densidad.

Una vez utilizada la arena disminuyó su granulometría; esto lo podemos observar en los datos obtenidos en la arena de contacto, teniendo en cuenta que esta es residuo de la primera preparación.

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BIBLIOGRAFIA

- Howard, E. D., [1962] Tratado práctico de fundición. Editorial Aguilar, S.A. Ediciones,Madrid, España.

- Kazanas, H.C., Baker y G.E., Gregor, T. [1986] Procesos Básicos de Manufactura. Editorial McGraw Hill, México, D.F., México

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