Instituto Politécnico Nacional

Unidad Azcapotzalco.

Carrera:

Ingeniera mecánica.

Grupo:

9MM4.

TESIS PARA OBTENER EL GRADO DE INGENIERO MECANICO.

Tema:

Diseño y fabricación de un modelo de ventiladores integrados para motores eléctricos.

Alumnos:

Colin Tovar Diana Hernández Vázquez Miguel

Muñoz García Reynaldo Vargas Roldán Andrés.

Fecha de entrega:

23 – Noviembre - 2007.

DEDICATORIA CON TODO EL CARIÑO AFECTO Y RESPETO A MIS PADRES Y FAMILIARES YA QUE SIN ELLOS SIN SU APOYO Y MOTIVACION NO HUBIERA SIDO POSIBLE ESTE PASO TAN IMPORTANTE PARA NUESTRA VIDA. A TODOS AQUELLAS PERSONAS QUE EN ALGUN MOMENTO DE NUESTRAS VIDAS NOS BRINDARON SU APOYO APORTANDO DE UNA U OTRA FORMA CONOCIMIENTOS QUE CONTRIBUYERON A NUESTRA FORMACION PROFESIONAL Y PERSONAL CON TODO CARIÑO Y RESPETO SOLAMENTE NOS QUEDA DECIR GRACIAS ATTENTAMENTE LAS PERSONAS QUE REALIZARON LA PRESENTE TESIS.

INDICE

PAGINA UNIDAD I.- HISTORIA DE LA FUNDICION Historia general de la fundición

1 Historia de la fundición mesoamericana

2

Obtención de aleaciones en la antigua mesoamerica 5

UNIDAD II.- CONCEPTOS DE FUNDICIÓN Conceptos de fundición

7

Nociones básicas 8

Metales puros 8

Solidificación de metales 9

Contracción y porosidad 9

Porosidad por contracción 10

Porosidad causada por gases 10

Flujo del metal derretido 11

Fundibilidad 12

Etapas del proceso

Diseño del modelo

12

Fabricación del modelo 13

Clasificación de los procesos de fundición 14

TEMA III.- TIPOS DE ARENAS, DE MOLDEO Y FUNDICIONES Tipos de arena

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Calidad de las arenas 16

Tamaño y forma del grano 18

Repartición granulométrica

19

Pruebas de la arena 20

Vaciado en molde de arena

20 Factores de vaciado en molde de arena

21 Contenido de humedad

23 Corazones

23

Características de los corazones 23

Tipos de moldeo 24

Tipos de maquina para moldeo 24

Tipos de moldes

Moldes permanentes 25

Moldes desechables 27

Tipos de fundición realizados en moldes desechables

Fundición en moldes de arena 29

Fundición en cáscara 33

Fundición en yeso 34

Fundición a la cera perdida 35

Fundición a la espuma perdida – patrón evaporativo 37

Tipos de fundición realizados en moldes permanentes

Fundición en molde metálico 38

Fundición en dados 40

Fundición en dados con cámara caliente 42

Fundición en dados con cámara fría 43

Fundición centrifuga 44

Fundición semicentrífuga 44

Centrifugado 45

UNIDAD IV.- NORMAS DE REFERENCIA PARA LA ELABORACIÓN DE VENTILADORES Normas de referencia

46

UNIDAD V.- FABRICACIÓN DE VENTILADORES INTEGRADOS PARA MOTORES ELÉCTRICOS Objetivo del proyecto

55 Justificación del proyecto

55

Clasificación de los ventiladores

55

Tipo de ventilador a realizar 56

Características del ventilador a realizar 57

Ventajas del proyecto

58 Limitaciones de los ventiladores para los motores eléctricos

58 Características del material seleccionado para la elaboración del proyecto

62

Maquinaria y herramientas usadas en la elaboración del molde

66 Hornos de crisol

81 Determinación de costos del proyecto

84 Proceso de elaboración del ventilador

86

Conclusiones 94

Anexos

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UNIDAD I.- HISTORIA DE LA FUNDICIÓN

Historia general de la fundición La utilización de los metales, marca dentro de la historia en nuestro planeta una etapa tan decisiva como los más sensacionales descubrimientos de nuestro moderno mundo contemporáneo; sin equivocación, ella llegó a ser la piedra angular del desarrollo actual. Su importancia es tal, que los sabios historiadores no pudieron definir las fronteras de las épocas o eras, que con palabras alusivas: edad de bronce o edad de piedra. El abandono del uso de la piedra como materia prima natural y la búsqueda de mejores materiales, sabia satisfacer la necesidad de fabricar herramientas y armas que al hombre de entonces, le permitiera sobrevivir en un medio donde la competencia con los animales de la época era totalmente desventajosa, sin contar con las rigurosas condiciones de desenvolvimiento habitacional. Todo ello forzó la búsqueda de materiales y procesos para conformar metales que se descubrirían al finalizar la edad de piedra, dando paso al nacimiento de la metalurgia. La fundición de metales es una tecnología prehistoria, pero que aparece recientemente en los registros de la arqueología, nació cuando los antiguos usaron las tecnologías del fuego, llamadas piro tecnologías las cuales proveyeron las bases del desarrollo de la fundición. Se usó el calor para lograr hierro esponjoso y el barro quemado para producir cerámica. Los objetos metálicos antiguos que conocemos, tiene mas de 10,000 años y no se produjeron por fusión, sino que fueron forzados, eran pequeños pendientes y collares, los cuales fueron martillados de pepitas de cobre nativo y no requirieron soldadura. El periodo arqueológico en el cual el trabajo del metal tomó lugar, fue el Neolítico. Los metales nativos fueron tal vez considerados simplemente como otro tipo de piedra y usaron los mismos métodos de trabajo empleados con la piedra. Así el cobre se empezó a trabajar como una piedras, la aparición del hierro esponja y de cerámicas en el Neolítico evidencia de que el fuego se usó para otros materiales al igual que para la piedra. La fecha exacta del inicio de la fundición como proceso no se conoce. Todo parece indicar que el hierro fue descubierto bajo el mandato del emperador chino FOU-HI aproximadamente en el año 5,000 A. C. La búsqueda de mejores materiales, debía satisfacer la necesidad de fabricar herramientas y armas que al hombre de entonces le facilitaran la supervivencia y la competencia con los animales y el medio. Los arqueólogos llaman calcolítico al periodo en el cual los metales fueron por primera vez dominados y precedió o la edad de bronce aproximadamente entre el 5,000 y 3,000 A. C. Análisis de objetos antiguos sugieren que la forja del metal se conoció antes de desarrollar la fusión de los metales; los hornos eran rudimentarios, no obstante la evidencia demuestra la gran habilidad para lograr elevadas temperaturas, usando como combustible el carbón de leña. Los moldes eran de piedra. Se uso el tradicional uso de la piedra al trabajo de la piro tecnología. Las que se tallaban tenían textura blanda como la esteatita y la andesita. La mayoría de los moldes eran abiertos y no necesariamente hechos para objetos planos, algunos moldes eran multitrabajo y tenían cavidades talladas en cada lado del bloque de piedra.

En la edad del bronce inicialmente, se trabajaron los metales en frío por martilleo, para fabricar armas y herramientas.

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No se sabe ciertamente como se introdujo el fuego para el trabajo de los metales, pero existen hipótesis que atribuyen esto al azar, donde accidentalmente un incendio forestal provocaría las altas temperaturas necesarias para reducir rocas metalíferas, mostrando la forma de obtener mejor materia para el trabajo de los metales Parece ser que el trabajo del cobre y el bronce nacieron entre los años 5,000 y 3,000 a.c. entre los pobladores de Asia occidental y la costa del mediterráneo. Se piensa que estos metales se obtenían por fusión de ricos minerales de malaquita, usando como combustible el carbón de leña. Para ello se utilizarían hornos de racilla de tiro natural, obteniendo de pequeñas cantidades de un material esponjoso que seria conformado por martillado. Gracias al hallazgo de armas, utensilios, monedas, estatuas y otros objetos; en poblaciones Sirias, Egipcias, Hebreas y Europeas, es posible confirmar que el hierro era trabajado siete siglos antes de cristo. También en el templo de Karnak en el valle de Nilo, se encontró un mural con la representación de una fundición que existió en el año 1,500 A. C. La mayoría de los objetos fabricados por los egipcios eran aleaciones de cobre con estaño, arsénico, oro y plata. Los moldes fueron manufacturados en piedra blanda, donde tallaron la cavidad de la pieza a fabricar. Parece ser que inicialmente, se vaciaba cobre en moldes abierto y que posteriormente en la edad de bronce, apareciera el vaciado en moldes cerrados, haciendo uso a una técnica que hoy se asemejaría al moldeo a la cera perdida. El progreso en la fabricación de piezas cada vez más complejas tales como espadas, ruedas, campanas y otros objetos, desembocan en la aparición del hierro en la antigua Grecia en las vecindades del primer milenio A. C. Mas tarde varia culturas trabajarían el hierro, apareciendo piezas aleadas, sin embargo, serian muchos años después, cuando se conociera la forma de reducir grandes cantidades de minerales ferrosos. La industrialización Las necesidades creadas por los grandes conflictos armados, han excitado a la humanidad a desarrollar nuevos materiales y procesos de fabricación. La aparición de nuevas aleaciones de cobre y aluminio y el nuevo desarrollo del conocimiento de los elementos químicos y nuevos elementos químicos y de nuevos procedimientos para fabricar modelos y moldes, y mejores técnicas de fusión fueron determinantes para lograr el grado de industrialización que se logró en el principio del presente siglo. Historia de la fundición en mesoamérica. Cuando los españoles llegaron a América, ésta se hallaba, en términos generales, en la edad de Bronce. Mucho ha intrigado a los historiadores que no se hubiera pasado a la edad del Hierro, ya que por sus avances en otras ramas se podría prever que disponían de conocimientos para haberlo hecho. Si comparamos el desarrollo de la metalurgia americana con la europea o la asiática, es evidente que la primera debió estar atrasada, desde el punto de vista temporal, respecto a las dos últimas entre 2,000 y 3,000 años. Esta misma separación cronológica hace pensar que la metalurgia americana, como confirmaremos con otros argumentos posteriores, es un desarrollo independiente.

El estudio de la metalurgia es una herramienta útil para conocer el desarrollo cultural de un pueblo, dado que para producir, de manera constante, abundantes objetos de metal se necesita una serie de conocimientos metalúrgicos previos, tales como:

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1. La obtención del mineral a partir de sus minas. (Minería). 2. La reducción del mineral para extraerle el metal. (Metalurgia extractiva). 3. La obtención de aleaciones. 4. La elaboración de objetos por algún método mecánico (Martillado en frío o en caliente). 5. La elaboración de objetos metálicos por fusión y colado en moldes. (Fundición). 6. La aplicación de técnicas de soldadura, pulido, decoración, etc. De lo anterior, se puede afirmar que un pueblo que elabora objetos de metal, diferente del oro o el cobre nativo, en cantidades grandes, ha debido recorrer este largo camino en el que realizó un acopio de conocimientos tecnológicos y como este arte era realizado por los maestros metalúrgicos, debió haber al menos un incipiente desarrollo social, con tareas diferentes para los campesinos, los alfareros, los fabricantes de armas y adornos y los maestros metalúrgicos. El nacimiento de la metalurgia en América se produjo en dos puntos muy distantes entre sí para considerar que uno pudo tener influencia en el desarrollo del otro. El más antiguo comenzó con la elaboración de objetos metálicos a partir de cobre de los grandes lagos de Norteamérica, explotando los enormes yacimientos de cobre nativo de la Isla Royale entre el 4,000 a.c. y el 1,000 d.c., mientras que los antiguos pobladores del Perú comenzaron a elaborar objetos de oro nativo que obtenían de la arena de los ríos alrededor de 1,200 a.c. Sin embargo, la cultura del cobre nativo de Norteamérica no siguió evolucionando, desde el punto de vista tecnológico, mientras que la del Perú constituyó la cuna del desarrollo metalúrgico de esta región. En el comienzo de la minería no se construían túneles, sino que se exploraba la montaña, buscando la zona en donde la veta llegaba a la superficie. Por el efecto del aire y las lluvias, los sulfuros se convirtieron en carbonatos. Los sulfuros de cobre son de color gris, poco llamativo, mientras que los carbonatos de cobre son de color verde como la malaquita o azul como la azurita. Algunos de los óxidos de cobre que los acompañan son rojizos y en algunos casos se puede encontrar cobre nativo en la superficie. Pensamos que los colores llamativos de los minerales pudieron haber inducido al hombre de aquellas épocas a recogerlos y tratar de elaborar con ellos cosas semejantes a las que hacían con otras piedras. Nosotros descubrimos minas indígenas de cobre en una zona situada al norte de la laguna del Infiernillo, en el estado de Michoacán, guiados por declaraciones indígenas contenidas en el Legajo 1204 del Archivo General de Indias fechado en 1533 donde se las describe como minas que estaban en explotación durante el gobierno del último Calzoncí. Se puede resumir nuestros hallazgos diciendo: 1. Las minas son de tajo abierto, es decir, cuando encontraban la veta en la superficie, comenzaban a cavar para retirar el mineral. 2. En las paredes de las minas no se aprecia el empleo de fuego para quebrar las piedras como algunos autores han sostenido.

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3. Por la forma de las paredes, se puede decir que no se empleó pólvora ni herramientas de hierro, lo que permitiría decir que no son hechas por gambusinos, sino que se trabajaba con cuñas, posiblemente de madera o astas de animales, para lograr el desprendimiento de las piedras. 4. Las únicas herramientas encontradas en superficie fueron molcajetes de piedra para moler el mineral, llamados hoy en día en la zona, tiqüiches, aunque no sabemos el origen de dicho nombre, y mazos de piedra. 5. En la proximidad de una de las minas encontramos una mesa de molienda, tallada sobre una piedra. 6. Las minas de tajo abierto tienen el inconveniente que cuando las paredes alcanzan ángulos más agudos que 45º, se caen. Esto es lo que debe haber sucedido en las minas hundidas de Churumuco descritas como tales en el Legajo y encontradas durante nuestro recorrido por la zona. 7. Los indígenas dicen en el Legajo que recogían piedras verdes y a partir de ellas obtenían el cobre. Esto hace pensar que utilizaban los carbonatos de cobre, tales como malaquita, y por lo que se puede apreciar en los terrenos de las minas prehispánicas que encontramos, éste es el mineral que extraían. 8. Los indios dicen que en Churumuco trabajaban veinte fundidores y que en un día recogían cada uno de ellos medio celemín de polvo y piedra, cantidad cercana a los 2.3 litros. Después de fundirlo soplando con cañutos sacaban un lingote del largo y ancho de la mano y de dos dedos de espesor y dichos lingotes son la manera como se manejaban y se manejan los metales brutos de fundición. En esa época recibía el nombre de Xeme, el lingote prehispánico al que nos estamos refiriendo y debía pesar alrededor de 4.5 kilogramos. 9. Parecería, por lo que dicen los indios fundidores, que en cada mina trabajaban 20 fundidores, los que producían por día, una carga y todos juntos producían por mes un montón. Por lo tanto, la carga tenía 20 lingotes y pesaba alrededor de 90 kilogramos, y el montón, que era la producción de 20 días, dado que en el mundo prehispánico mesoamericano el mes tenía 20 días. Este montón pesaba 1800 kilogramos 10. Los fundidores también dicen que ellos tenían sus sementeras al pie del cerro, y cuando el Calzoncí les pedía cobre ellos lo fabricaban. Esto hace pensar que el trabajo del fundidor no era permanente, sino que trabajaban como labriegos y, en caso que se necesitara cobre, trabajaban como fundidores.

Cerámica colombiana mostrando fundidores soplando en un horno.

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La obtención de aleaciones en la antigua mesoamerica. Largo tiempo debe haber transcurrido desde que el hombre originario de Mesoamérica aprendió primero a fundir los metales nativos, luego a reducir los minerales, hasta que supo que fundiéndolos mezclados o reduciendo los minerales mezclados o minerales mixtos, se podían obtener metales con propiedades diferentes a los metales puros. Estas mezclas de metales son llamadas aleaciones. Por ejemplo, para fabricar un bronce, es decir, una aleación de cobre y estaño, se debió conocer un gran número de técnicas tales como: 1. La molienda del mineral de cobre y la obtención de cobre. 2. La molienda del óxido de estaño (casiterita) y la obtención de estaño metálico ya que dicho metal no se encuentra como metal nativo en la naturaleza. 3. Aprender la manera de fundirlos juntos para no perder a uno de ellos por oxidación. 4. Como alternativa sería posible la reducción simultánea del mineral de cobre con mineral de estaño. Nosotros hemos probado que en la Huasteca Potosina se empleaba el método 4. Los análisis de las aleaciones madres provenientes de esta región afirman estos resultados. En nuestro estudio de las escorias que encontramos en Xiuhquilan7 se confirmó que eran escorias antiguas y no escorias españolas o modernas, por la gran cantidad de glóbulos de metal atrapados en ellas. En algunas, los glóbulos son de cobre, pero en otras los glóbulos son de cobre-arsénico, y se observan también vetillas de sulfuro de cobre lo que indica que ya se estaban reduciendo minerales sulfurados. Algunas culturas mesoamericanas, tales como la purépecha, prefirieron fabricar los objetos utilitarios tales como hachas, escoplos, cinceles, buriles, agujas, alfileres, anzuelos, etc., en metal, mientras que otras culturas siguieron utilizando herramientas de piedra. Los metales, en Mesoamérica, especialmente las aleaciones de cobre, fueron muy utilizados en la elaboración de herramientas. En estos casos es bien diferenciado el uso del cobre para la elaboración de objetos de adorno, mientras que prefieren el empleo del bronce para la fabricación de herramientas. Algunas pinzas de depilar de esta zona, que frecuentemente se piensa que se fabricaban en plata, son de bronce de alto estaño. También encontramos, analizando trozos de alambre provenientes de las excavaciones en Tzin-Tzun-Tzan, un alambre fabricado con una aleación de Cu-Zn, cosa que es poco usual. Sin embargo, revisando los análisis disponibles de otras partes de América, encontramos otros pocos casos de fabricación de latones. Los análisis prueban que el latón, de composición parecida al símil oro actual, por el contenido de impurezas no es una aleación colonial ni moderna.

Sin duda, los pobladores de Mesoamérica, en su conjunto, sabían elaborar una serie de aleaciones, entre las que se destacan aleaciones binarias de Cu- Ag, Cu-Sn (bronces), Cu-As (bronces arsenicales), Cu-Sb (bronces al antimonio), Cu-Pb (cobre al plomo) y Cu-Zn (latón), mientras que la aleación Au- Ag es una aleación que se encuentra en estado nativo. De las aleaciones ternarias conocían Au-Ag-Cu (tumbagas), y Cu - Sn - As y Cu - Ag - Pb. Sin embargo no todas las culturas metalúrgicas mesoamericanas sabían fabricar todas ellas sino que su empleo parece estar derivado de los minerales existentes en cada zona.

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Códice Mendocino mostrando un fundidor.

Códice Florentino donde se muestra a un par de fundidores trabajando.

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UNIDAD II.- CONCEPTOS DE FUNDICIÓN

Proceso mediante el cual una sustancia sólida se derrite por la acción del calor. Este material se deja solidificar dentro de un molde obteniéndose piezas de diversas formas y dimensiones. Proceso muy antiguo y considerado arte en muchas de sus etapas.

Proceso de producción de piezas metálicas a través del vertido de metal fundido sobre un molde hueco, por lo general hecho de arena. El principio de fundición es simple: se funde el metal, se vacía en un molde y se deja enfriar, existen todavía muchos factores y variables que se deben considerar para lograr una operación exitosa de fundición. La fundición es un antiguo arte que todavía se emplea en la actualidad, aunque ha sido sustituido en cierta medida por otros métodos como el fundido a presión (método para producir piezas fundidas de metal no ferroso, en el que el metal fundido se inyecta a presión en un molde o troquel de acero), la forja (proceso de deformación en el cual se comprime el material de trabajo entre dos dados usando impacto o presión para formar la parte).

La extrusión (es un proceso de formado por compresión en el cual el metal de trabajo es forzado a fluir a través de la abertura de un dado para darle forma a su sección transversal), el mecanizado y el laminado (es un proceso de deformación en el cual el espesor del material de trabajo se reduce mediante fuerzas de compresión ejercidas por dos rodillos opuestos).

Fundición: Se denomina fundición al proceso de fabricación de piezas, comúnmente metálicas pero también de plástico, consistente en fundir un material e introducirlo en una cavidad, llamada molde, donde se solidifica.

El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido.

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Nociones básicas Solidificación de los metales. El tipo de enfriamiento afecta grandemente el tamaño, forma y uniformidad de los granos, que afectan las propiedades de la pieza fundida. Factores importantes -Tipo de metal -Propiedades térmicas del metal y del molde -La relación volumen/área de la pieza -La forma del molde. Metales puros Tienen un punto de fusión y solidificación determinado. Aluminio 660 °C Hierro1538 °C Tungsteno 3410 ºC

Solidificación de metales

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La solidificación empieza en las paredes y continúa hacia el centro. -Paredes de una fina capa de granos equiaxiales. -Los granos crecen en la dirección opuesta a la transferencia de calor. -A medida que la transferencia de calor se hace más lenta(al centro), los granos vuelven a ser equiaxiales. -El tamaño de grano grande da como resultado una baja resistencia y dureza. -Un enfriamiento demasiado rápido genera dureza y fragilidad.

Contracción y porosidad Los metales se contraen a la hora de enfriarse. –Excepción: el hierro fundido gris se expande por la precipitación de las laminillas de grafito. La contracción causa: –Cambios dimensionales –Porosidad –Fracturas Ejemplo: Material % en volumen Aluminio 6.6 % Acero al Carbono 3.0 % Cobre 4.9 % Hierro Gris +2.5 % Magnesio 4.2 % Zinc 6.5 % Porosidad por contracción

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Las regiones delgadas solidifican más rápido que las regiones gruesas. Ejemplo de porosidad por contracción:

Formas de evitar esta porosidad: 1.-Cambio del diseño. 2.-Suministrar adecuadamente el metal líquido en estas regiones críticas con el uso de rebosaderos. 3.-Usar puntos fríos externos o internos hechos del mismo material o de cobre enfriado por agua para aumentarla tasa de transferencia de calor. Microporosidad: Se puede desarrollar también al solidificarse el metal entre dendritas.

Porosidad causada por gases Hidrógeno, Nitrógeno y Oxígeno producen porosidad. Pueden también causar Microporosidad Forma de los poros: burbuja esférica Manera de eliminarla:

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.-Uso de respiraderos. n gas inerte o uso de desgasificantes.

lujo del metal derretido

ebosaderos: El propósito es proveer material derretido, con el fin de evitar cavidades por

ecánica de fluidos r

12.-Flasheo o Purga con u3.-Por fundición al vacío. F Rcontracción. Un rebosadero mantiene el material en estado líquido más tiempo. El diseño requiere conocimientos de: -M-Transferencia de calo-Resistencia mecánica

l diseño debe tratar de evitar

trapar Gases. idos por exposición a la atmósfera.

l erosionar á las paredes del molde. ial de presiones. Esto se

sección.

E -A-Formación de óx-Introducción de impurezas. -Turbulencia: el flujo de meta-Aspiración: Atrapar aire en la parte interior debido a un diferencpuede dar por la turbulencia. -Evitar cambios bruscos en la

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Fundibilidad Representa la habilidad de un metal fundido de fluir fácilmente en el molde sin mostrar una solidificación prematura que pueda evitar el correcto llenado de la cavidad. La fundibilidad depende en gran medida de la viscosidad y la temperatura del metal fundido mientras que la presencia de impurezas la afectan severamente. Un ensayo de fundibilidad común considera la longitud máxima que puede fluir un metal fundido en una cavidad espiral hecha en arena.

TETAPAS DEL PROCESOT

TDiseño del modeloT

El modelo es la pieza que se pretende reproducir, pero con algunas modificaciones derivadas de la naturaleza del proceso de fundición:

• Será ligeramente más grande que la pieza, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya extraído del molde.

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• Las superficies del modelo deberán respetar unos HTUángulos UTH mínimos con la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo de denomina ángulo de salida.

• Incluir todos los canales de alimentación y HTUmazarotas UTH necesarios para el llenado del molde con el metal fundido.

• Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la colocación del macho.

TFabricación del modeloT

En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde HTUmaderaUTH o plásticos como el uretano hasta metales como el HTUaluminio UTH o el HTUhierroUTH fundido.

Usualmente se fabrican dos semimodelos correspondientes a sendas partes del molde que es necesario fabricar.

• Compactación de la HTUarenaUTH alrededor del modelo.

Para ello primeramente se coloca cada semimodelo en una tabla, dando lugar a las llamadas tablas modelo, que garantizan que posteriormente ambas partes del molde encajarán perfectamente.

Actualmente se realiza el llamado moldeo mecánico, consistente en la compactación de la arena por medios automáticos, generalmente mediante pistones (uno o varios) Hhidráulica H o HTUneumática UTH.

• Colocación del macho.

Si la pieza que se quiere fabricar es hueca, será necesario disponer machos que eviten que el metal fundido rellene dichas oquedades. Los machos se elaboran con arenas especiales debido a que deben ser más resistentes que el molde, ya que es necesario manipularlos para su colocación en el molde. Una vez colocado, se juntan ambas caras del molde y se sujetan.

• Colada.

Vertido del material fundido.

• Enfriamiento y solidificación.

Esta etapa es crítica de todo el proceso, ya que un enfriamiento excesivamente rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza, e incluso la aparición de grietas, mientras que si es demasiado lento disminuye la HTUproductividad UTH.

• Desmoldeo.

Rotura del molde y extracción de la pieza. En el desmoldeo también debe retirarse la arena del macho. Toda esta arena se recicla para la construcción de nuevos moldes.

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• Desbarbado.

Consiste en la eliminación de los conductos de alimentación, mazarota y rebabas procedentes de la junta de ambas caras del molde.

• Acabado y limpieza de los restos de arena adheridos.

Posteriormente la pieza puede requerir HTUmecanizadoUTH, HTUtratamiento térmicoUTH, etc.

Clasificación del proceso de fundición:

UNIDAD III.- TIPOS DE ARENAS, DE MOLDEO Y FUNDICIONES

Tipos de Arena:

A continuación se indican los distintos tipos de arena y la forma de empleo para construir moldes de fundición, según la naturaleza de cada metal.

Arena Sílica (SiO2) se encuentra en muchos depósitos naturales, y es adecuada para propósitos de moldeo por que puede resistir altas temperaturas sin descomponerse. Esta arena es de bajo costo, tiene gran duración y se consigue en una gran variedad de tamaño y formas de grano. Por otra parte, tiene una alta relación de expansión cuando esta sometida al calor y tiene cierta tendencia a fusionarse con el metal.

La arena sílica pura no es conveniente por si misma para el trabajo de moldeo puesto que adolece de propiedades aglomerantes. Las propiedades aglomerantes se pueden obtener por adición de 8 a 16% de arcilla. Los tres tipos de arcilla comúnmente usados son, la Caolinita, Ilita y Bentonita. Esta ultima, usadas con más frecuencia, proviene de cenizas volcánicas.

Arenas naturales (semisintéticas): estas se han formado por la erosión de las rocas ígneas; se mezclan adecuadamente con arcillas al extraerlos en las canteras y solo se requiere agregarles agua para obtener una arena conveniente para moldeos de piezas fundidas de hierro y metales no ferrosos. La gran cantidad de materia orgánica encontrada en las arenas naturales impiden que sean lo suficientemente refractarias para usos en temperaturas elevadas, tal y como en el modelo de metales y aleaciones con alto punto de fusión.

Las arenas de moldeo sintéticas se componen de Sílice lava de granos agudos, a lo que se añade 3 a 5% de arcilla. Con las arenas sintéticas se generan menos gas ya que se requiere menos del 5% de humedad para que desarrolle su resistencia adecuada.

A medida que aumente el tamaño de las piezas a fundir conviene elegir también arena con granos más gruesa, de mayor resistencia y refracción. La arena ideal, seria aquella que se adaptara perfectamente bien para moldes destinados a distintos trabajos.

Para la fundición de piezas cuya superficie deben presentar buen aspecto sin trabajos posteriores a la fundición, se hace necesario el empleo de moldes de arena fija.

Este tipo de arena es recomendable ya que gracias a su contenido es posible obtener mayor permeabilidad, lo que conlleva a una disminución de los defectos de la pieza.

Los moldes para el cobre se hace de arena verde mojada, muy poroso, para permitir el libre escape de los gases.

Los latones requieren arenas especiales, no muy grasosas pero de buena cohesión. Para que la superficie de las piezas fundidas resulte lisa y de buen aspecto, se aplicará arena de granos mas bien finos y con una cierta cantidad de arcilla, sin olvidar, por otro lado que esta ultima ha de estar limitada, para que no impida la salida de los gases.

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Para los bronces se pueden aplicar moldes de arena verde o los llamados desecados. Los primeros se adaptan mejor para la fundición de piezas pequeñas, mientras que los segundos se usan para piezas de mayor tamaño.

Para el aluminio y sus aleaciones, se usa arena que no ha de ser ni muy grasosa ni demasiado fina, con un contenido de arcilla de 10 a 15% y de 7 a 8% de agua; a esta arena se le agrega un poco aceite de lino, melaza, polvo de carbono o resina para aumentar la cohesión.

Para las aleaciones de magnesio se aplica, por lo general, los mismos moldes que para la fundición del aluminio, pero con una diferencia solamente, que consiste en agregar a la arena de 3 a 10% de azufre y de 0.25 a 1% de ácido bórico. Esta 2 sustancia tienen por objeto, formar gases durante la fundición para impedir quemaduras en la superficie del metal o agujeros.

Calidad de las arenas:

Para determinar la calidad esencial de la arena de fundición se hace necesaria algunas pruebas periódicas. Las propiedades cambian por contaminación con materiales estaños, por la acción del lavado en el recocido, por el cambio gradual y la distribución de los tamaños de grano y por la continua exposición de esta a altas temperaturas. Las pruebas pueden ser tanto químicas como mecánicas, pero a aparte de la determinación de los elementos indeseables en la arena, las pruebas químicas son de poco uso. Las mayorías de las pruebas mecánicas son simples y no requieren equipos elaborados.

Varias de las pruebas están diseñadas para determinar las siguientes propiedades de la arena de moldeo:

Permeabilidad.

La permeabilidad es la propiedad que posee la arena comprimida para dejarse atravesar por un gas. Se hace referencia a 1cm3 de arena que con una presión de 1 atmósfera, cruza en 1 minuto una probeta de de arena de 1 cm2 de sección y de 1 cm. de altura a la temperatura ambiente El cálculo del índice de permeabilidad se hace de la siguiente forma, considerando en particular cada marca del aparato.

(v) (h) P = ----------------

(p) (t) (s) Donde: v = volumen de aire por lo general (2000 cm3) h = altura del a probeta p = presión del aire t = tiempo de paso s = sección de la probeta

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Cizallamiento y compresión En referencia a estas pruebas se lleva a cabo en forma semejante como con otros materiales, por ejemplo: de madera. Las probetas de arena se sometan a esfuerzos hasta llegar a su cedencia. Fluidez Es la facilidad con que la arena puede desplazarse hacia las partes más difíciles del modelo, sobre el efecto de apisonado. En este ensayo se compara la probeta de prueba con otra probeta original y tomando como valores de 50 y 35 mm, tomando el porcentaje de fluidez de acuerdo con la siguiente regla. Cuando h = 50mm, entonces la fluidez es mínima. Cuando h = 35mm, entonces la fluidez es máxima.

Resistencia.

La arena debe ser cohesiva hasta el grado de que tenga suficiente ligazón, tanto el contenido de agua como el de arcilla, afecta la propiedad de la cohesión.

Resistencia en seco.

Es la resistencia necesaria en la arena para mantener la forma de la cavidad del molde cuando este seca.

Resistencia en verde.

Es la capacidad de la arena para formar grumos para retener la forma necesaria.

Refractariedad.

La arena debe resistir las altas temperaturas sin fundirse.

Resistencia en caliente.

Esta resistencia hace que la arena no se deteriore ni cambie sus dimensiones. Una vez que el metal se solidifica y seca las orillas del molde, la arena se calentará mucho; pero en ese momento se solidificó el metal y no es crítico el estado de la arena.

Desprendimiento.

Es la facilidad de la arena para sacudirla o sacarla después que solidificó la pieza. Si la arena tiene mucho aglutinante se endurece mucho al secarlas y se hace difícil separarla de la pieza fundida.

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Tamaño y forma del grano.

La arena debe tener un tamaño de grano dependiente de la superficie que se trate de producir, y los granos deben ser irregulares hasta tal grado que mantenga suficiente cohesión.

Equipo para el acondicionamiento de la arena.

Propiamente la arena bien acondicionada es un factor importante en la obtención de una buena pieza fundida. Las arenas nuevas así como las usadas preparadas adecuadamente, contienen los siguientes resultados:

El aglutinante esta distribuido más uniformemente en los granos de arena.

El contenido de humedad esta controlado y además la superficie particular esta humedecidas.

Las partículas extrañas están eliminadas de la arena.

La arena se ventila de tal manera que no se compacta y esté en condiciones propias para el moldeo.

Por razón de que acondicionar la arena a mano es difícil la mayoría de las fundiciones tienen equipos apropiados para esta operación.

Tiene dos rodillos en los cuales esta montado una combinación de rastras y muelas trituradoras. Las dos muelas trituradoras están dispuestas de tal manera que la arena pueda ser procesadas de forma continua. Las muelas trituradoras proporcionan una acción intensa de frotamiento y amasado. El resultado es una distribución a través de los granos de arena con el material aglutinado. La arena en verdad y la de corazones ambas pueden ser preparadas en esta manera.

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Repartición granulométrica No. De tamiz Tamaño (mm) Cantidad

retenida % retención Modulo (M)

1 1.5 0.4 0.9 6 2 1.0 0.5 1.9 9 3 0.6 0.2 0.15 17 4 0.4 1.4 3.0 31 5 0.3 2.5 6.9 41 6 0.2 15.4 61.0 52 7 0.15 10.7 25.0 71 8 0.10 6.9 16 103 9 0.75 1.7 4 146 10 0.06 0.1 0.2 186 fondo 1.6 4 281 El análisis granulométrico, se expresa en tanto por ciento de repartición de los granos, el índice de fineza es una cifra convencional correspondiente a un número de tamiz ficticio que supuestamente retendría los granos de arena si estos fueran de la misma dimensión. Para llevar a cabo esta prueba se deberá contar con un aparato tamizador que cuenta con diez platillos súper puestos, además de otro llamado fondo. R1M1 + R2M2 + R3M3 + R4M4 + R5M5 + R6M6 + R7M7 + R8M8 + R9M9 + R10M10 + RMMM IF= ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- R1 + R2 + R3 + R4 + R5 + R6 + R7 + R8 + R9 + R10 + RM

(0.9)(6)+(1.9)(9)+(0.15)(17)+(3)(31)+(6)(41)+(61)(52)+(25)(71)+(16)(103)+(4)(146)+(0.2) (186)+ (4) (281) IF= -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

0.9+1.9+0.15+3+6+61+25+16+4+0.2+4

8704.25 IF= --------------

122.15 IF= 71.258

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Pruebas de la arena:

Son pruebas que se realizan continuamente para verificar que cumpla con los requisitos necesarios para poder soportar el proceso, ya que es normal que después del uso prolongado de estas se deterioren sus propiedades aglutinantes.

El contenido de humedad se mide con un medidor de humedad el cual envía aire caliente a través de una muestra de arena a un volumen constante. El volumen de humedad se determina por el tiempo necesario para secar la muestra.

Las resistencias se miden con una probadora universal: se toma una muestra de arena y se somete a pruebas de tracción, compresión, esfuerzo cortante y de carga. El número de veces que cae el peso muerto y apisona la arena, determina la resistencia del núcleo.

La permeabilidad se mide con un aparato especial que registra el tiempo necesario para hacer pasar una cantidad determinada de aire a través de una muestra de arena. La arena poco permeable dejará pasar menos aire que otra más porosa.

Regeneración de arena para moldeo Una vez que la arena se utiliza en un molde para vaciado sufre cambios, se alteran sus propiedades y por lo tanto debe regenerarse contando para ello con un equipo especial. En primer termino se preparan los granos o terrones que estuvieron en contacto con el metal fundido, el resto de la arena se pasa por un tamizador para controlar su fineza, posteriormente pasara a un molino donde se recuperara la humedad, la fluidez y la permeabilidad agregando la arcilla en la proporción adecuada; para ser transportada a la zona de uso por medio de un carro. Parte de esta arena relacionada pasa al laboratorio de arenas para verificar sus características. A la arena anterior se le conoce como arena para moldeo. Vaciado en molde de arena Una vez obtenido los metales a partir de los minerales son utilizados en procesos posteriores de segunda fusión ya sea con el objeto de convertirlos en aceros aleados o bien para producir piezas semejantes a las de un modelo. En el segundo caso se tiene como el proceso más antiguo y más utilizado, el vaciado en molde de arena. El proceso de vaciado en molde de arena consiste en elaborar un molde, es decir, lograr una calidad en el interior de dos mitades (caja de arena), por medio de un modelo (pieza similar a la requerida con algunas variantes). Posteriormente se extrae el modelo que por lo general es de madera o también puede ser de aluminio, una vez abierto el molde se prepara agregando por lo menos una colada y un respiradero, se vuelve a cerrar y se lleva a la zona de vaciado en donde se ha preparado la fusión del metal con el objeto de vaciarlo en el molde para que tome la forma de la cavidad dejada por el modelo que una vez frío y solidificado se pasa a un vibrador para desbaratarlo y pasar la pieza para limpieza.

Algunas veces estas piezas son pasadas directamente a maquinado, pero en la mayoría de los casos pasan a un tratamiento térmico de normalizado, con el propósito de eliminar esfuerzos internos adquiridos durante el proceso previo y también problemas de diseño

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Los factores de vaciado en molde de arena son los siguientes:

1. el modelo 2. el molde de arena 3. corazones (si lo hay) 4. el metal

Factores de vaciado en moldes de arena. El modelo es casi una replica de la pieza por producir para lograr lo anterior, dentro de una caja formada por dos mitades, ya sea de madera o metálica (caja de madera). Se comprime arena alrededor del modelo que el ser retirado deja en la arena una impresión igual en forma y dimensiones a su superficie externa, en seguida se sierran las dos mitades y se vacía dentro de la cavidad el metal fundido que al solidificarse toma la forma de esa cavidad dejada por el modelo. 1. de una pieza

2. de dos piezas MODELOS 3. De partes removibles 4. modelos múltiples El modelo y la pieza por fabricar no son exactamente iguales debido a que el primero debe tener tolerancias en sus dimensiones para compensar la contracción del metal al pasar del estado liquido al sólido así como también contar con una cantidad del material excedente para el maquinado, por otra parte se debe considera el ángulo de salida necesario para lograr extraer dicho modelo. En un taller de modelado se utilizan mucho las reglas de contracción con las que se traza el modelo, estas son instrumentos de medición que se fabrican de tal manera que sus graduaciones indican el tamaño que tendrá la pieza resultante. Estas reglas se fabrican especialmente para cada metal, en base a su coeficiente de contracción. Ciertos trabajos y en particular los de torneado, exigen utilización de calibrador con vernier su empleo limitado no justifica la fabricación de estos instrumentos y por lo tanto se hace necesario calcular las cotas y trabajar con instrumentos estándar.

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Para lograr lo anterior es necesario recordar el modelo matemático siguiente RC M = C + ---------------- 1000 mm Donde: M= dimensión del modelo (mm) C= dimensión de la pieza a reproducir (mm) R= coeficiente de contracción PROBLEMAS. 1.- ¿Cuál será la cota correspondiente a aplicar a un modelo para una pieza de fundición cuyo diámetro es de 133 mm, el coeficiente de contracción de 6mm/m? RC M = C + ---------------- 1000 mm (130mm)(6mm) M = 130mm + ------------------------- 1000 mm M = 130.78 mm 2.- en un modelo que ha de utilizarse en fundición se ha medido un diámetro de 130 mm, ¿Cuál será el diámetro correspondiente de la pieza? De la formula anterior despejamos a C, la cual representa el diámetro de la pieza a reproducir, por lo tanto tenemos que: M C = ----------------------- 1 + R ---------- 1000mm 130mm C = ----------------------- 1 + 6mm/m ------------ 1000mm C = 129.22 mm

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Contenido de humedad Se entiende por humedad a la cantidad de agua que es susceptible de eliminar por evaporación completa a la temperatura de 105 °C. El aparato utilizado para llevar a cabo la eliminación de humedad se llama campana de vidrio. Ph - Ps% de humedad = -------------- x 100 Ph

Donde: Ph = peso de la arena húmeda Ps = peso de la arena seca

Corazones.

Cuando una pieza de fundición debe tener una cavidad o hueco, tal y como un agujero para un tornillo, debe introducirse al molde alguna forma de corazón. Un corazón se define algunas veces como cualquier proyección de arena dentro del molde. Esta proyección puede quedar formada por el molde mismo o puede ser hecha en otra parte e introducido en el molde después de extraer el modelo. Se pueden formar superficies tanto internas como externas en una pieza de fundición mediante los corazones.

Los corazones se clasifican como corazones de arena verde y corazones de arena seca.

Los de arena verde son aquellos formados por el mismo modelo y se hacen en la misma arena del molde.

Los corazones de arena seca son los que se forman separadamente para insertarse después que se ha retirado el modelo y antes de cerrar el molde.

En general deben usarse los corazones de arena verde, siempre que sea posible para mantener el costo de los modelos y de las piezas de fundición en un mínimo. Naturalmente los corazones separados aumentan el costo de producción.

Características de los corazones

Un corazón debe ser:

Permeable: capacidad de la arena para permitir que escapen los vapores.

Refractario: capacidad de soportar altas temperaturas.

Facilidad de colapso: habilidad para disminuir el tamaño conforme se enfría el colado y se contrae.

Resistencia en seco: para que no se erosione y sea arrastrado o cambie de tamaño cuando esté rodeado del metal fundido.

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Friabilidad: facilidad para desmoronarse y eliminarse con facilidad del colado.

Debe tener una tendencia mínima a generar gas.

Tipos de Moldeo:

Los procesos de moldes en fundición comercialmente ordinaria pueden ser clasificados como:

Moldeo en banco: Este tipo de moldeo es para trabajos pequeños, y se hace en un banco de una altura conveniente para el moldeador. En estos tipos de moldeo se producen grandes cantidades, también se utilizan placas correlativas que son modelos especiales metálicos de una sola pieza al igual que las cajas de tableros de soporte que permiten sacar con facilidad el modelo del molde de arena, el cual se puede volver a utilizar.

Moldeo en piso: Cuando las piezas de fundición aumentan de tamaño, resulta difícil su manejo, por consiguiente, el trabajo es hecho en el piso. Este tipo de moldeo se usa prácticamente todas las piezas medianas y de gran tamaño. Suelen ser muy costosos, tienen el mismo procedimiento que el moldeo en banco salvo las características ya mencionadas.

Moldeo en fosa: Las piezas de fundición extremadamente grandes son moldeadas en una fosa en vez de moldear en cajas. La fosa actúa como la base de la caja, y se usa una capa separadora encima de él. Los lados de la fosa son una línea de ladrillos y en el fondo hay una capa gruesa de carbón con tubos de ventilación conectados a nivel del piso. Entonces los moldes de fosa pueden resistir las presiones que se desarrollan por el calor de los gases, esta práctica ahorra mucho en moldes costosos.

Moldeo en maquina: Las maquinas han sido construidas para hacer un numero de operaciones que el moldeador hace ordinariamente a mano, tales como apisonar la arena, voltear el molde completo, formar la alimentación y sacar el modelo; todas estas operaciones pueden hacerse con la maquina mucho mejor y más eficiente que a mano.

Tipos de maquinas para moldeo:

Estas máquinas ofrecen velocidades más altas de producción y mejor calidad de los colados además de mano de obra ligera y costos más bajos.

Máquinas de moldeo por sacudida y compresión: consta básicamente de una mesa accionada por dos pistones en cilindros de aire, uno dentro del otro. El molde en la mesa se sacude por la acción del pistón inferior que eleva la mesa en forma repetida y la deja caer bruscamente en un colchón de rebote. Las sacudidas empacan la arena en las partes inferiores de la caja de moldeo pero no en la parte superior. El cilindro más grande empuja hacia arriba la mesa para comprimir la arena en el molde contra el cabezal de compresión en la parte superior. La opresión comprime las capas superiores de la arena en el molde pero algunas veces no penetra en forma efectiva todas las áreas del modelo.

Maquinas de sacudida y vuelco con retiro del modelo: en esta máquina una caja de modelo se coloca sobre un modelo en una mesa, se llena con arena y se sacude. El exceso de arena se enrasa y se engrapa un tablero inferior a la caja de moldeo. La máquina eleva el molde y lo desliza en una mesa o transportador.

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La caja se libera de la máquina, el modelo se vibra, se saca del molde y se regresa a la posición de carga. Máquinas similares comprimen y también sacuden.

Máquina lanzadora de arena: esta máquina logra un empaque consistente y un efecto de apisonado lanzando arena con alta velocidad al modelo. La arena de una tolva se alimenta mediante una banda a un impulsor de alta velocidad en el cabezal. Una disposición común es suspender la lanzadora con contrapesos y moverla para dirigir la corriente de arena con ventaja dentro de un molde. La dureza del molde se puede controlar mediante el operador cambiando la velocidad del impulsor y moviendo la cabeza impulsora. Su principal utilidad es para apisonar grandes moldes y su única función es empacar la arena en los moldes. Generalmente trabaja con el equipo de retiro del modelo.

Tipos de moldes:

Moldes permanentes

En la figura anterior se ilustra un procedimiento simple para moldear un disco de un metal fundido para hacer un engrane. El molde para este disco se hace una caja de moldeo que consta de dos partes. A la parte superior se le llama tapa, y a la parte inferior base.

Las partes de la caja se mantienen en una posición definida, una con respecto a la otra por medio de unos pernos colocados en dos lados opuestos de la base que encajan en agujeros de unos ángulos sujetos a los lados de las tapas.

El primer paso en la hechura de un molde es el de colocar el modelo en el tablero de moldear, que coincide con la caja de moldeo. Enseguida se coloca la tapa sobre el tablero con los pernos dirigidos hacia abajo.

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Luego se criba sobre el modelo para que lo vaya cubriendo; la arena deberá compactarse con los dedos en torno al modelo, terminando de llenar completamente la tapa. Para moldes pequeños, la arena se compacta firmemente con apisonadores manuales. El apisonado mecánico se usa para moldes muy grandes y para moldeo de gran producción. El grado de apisonado necesario solo se determina por la experiencia. Si el molde no ha sido lo suficientemente apisonado, no se mantendrá en su posición al moverlo o cuando el metal fundido choque con él. Por otra parte, si el apisonado es muy duro no permitirá que escape el vapor y el gas cuando penetre el metal fundido al molde.

Después que se ha terminado de apisonar, se quita el exceso de arena arrasándola con una barra recta llamada rasera. Para asegurar el escape de gases cuando se vierta el metal, se hacen pequeños agujeros a través de la arena, que llegan hasta unos cuantos milímetros antes del modelo.

Se voltea la mitad inferior del molde, de tal manera que la tapa se puede colocar en su posición y se termina el moldeo. Antes de voltearlo se esparce un poco de arena sobre el molde y se coloca en la parte superior un tablero inferior de moldeo. Este tablero deberá moverse hacia atrás y hacia delante varias veces para asegurar un apoyo uniforme sobre el molde.

Entonces la caja inferior se voltea y se retira la tabla de moldeo quedando expuesto el moldeo. La superficie de la arena es alisada con una cuchara de moldeador y se cubre con una capa fina seca de arena de separación. La arena de separación es una arena de sílice de granos finos y sin consistencia. Con ella se evita que se pegue la arena de la tapa sobre la arena de la base.

Enseguida se coloca la tapa sobre la base, los pernos mantienen la posición correcta en ambos lados. Para proporcionar un conducto por donde entra el metal al molde, se coloca un mango aguzado conocido como clavija de colada y es colocada aproximadamente a 25 mm de un lado del modelo, las operaciones de llenado, apisonado y agujerado para escape de gases, se llevan a cabo en la misma forma que la base.

Con esto, el molde ha quedado completo excepto que falta quitar el modelo y la clavija de colada. Primero se extrae esta, abocardándose el conducto por la parte superior, de manera que se tenga una gran apertura por donde verter el metal. La mitad de la caja correspondiente a la mitad superior es levantada a continuación y se coloca a un lado. Antes de que sea extraído el modelo, se humedece con un pincel la arena alrededor de los bordes del modelo, de modo que la orilla del molde se mantenga firme al extraerlo. Para aflojar el modelo, se encaja en el una alcayata y se golpea ligeramente en todas direcciones. Enseguida se puede extraer el modelo levantándolo de la alcayata.

Antes de cerrar el molde, debe cortarse un pequeño conducto conocido como alimentador, entre la caída del molde hecho por el modelo y la abertura de la colada. Este conducto se estrecha en el molde de tal forma que después que el metal ha sido vertido el mismo en el alimentador se puede romper muy cerca de la pieza.

Para prever la contracción del metal, algunas veces se hace un agujero en la tapa, el cual provee un suministro de metal caliente a medida que la pieza fundida se va enfriando, esta aventura es llamada rebosadero. La superficie del molde se debe rociar, juntar o espolvorear con un material preparado para recubrimiento, dichos recubrimientos contienen por lo general polvo de sílice y grafito.

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La capa de recubrimiento del molde mejora el acabado de la superficie de colado y reduce los posibles defectos en las superficies. Antes que el metal sea vaciado en el molde, deberá colocarse un peso sobre la tapa para evitar que el metal líquido salga fuera del molde en la línea de partición.

Moldes desechables

En la fabricación de moldes con modelos desechables, el modelo, que es usualmente de una pieza, es colocado en el tablero y la base de la caja se moldea en la forma convencional. Se agregan unos agujeros para ventilación y la base se voltea completamente para el moldeo de la tapa. Casi siempre la arena en verde es el material común más usado, aunque pueden usarse arenas especiales para otros propósitos, como arena de cara que se utiliza de inmediato alrededor del modelo. La arena en la línea de partición no se aplica en la tapa de la caja y la base no puede ser separada hasta que la fundición es removida.

En cambio, la tapa es llenada con arena y se apisona. En cualquiera de los casos la colada es cortada en el sistema de alimentación o ambas, como usualmente sucede, esta es una parte del modelo desechable. Se hacen los agujeros para ventilación y se coloca algo de peso para oprimir la tapa. Los modelos de poliestireno, incluyen la alimentación y el sistema de colado como se muestra en la figura.

La colada es vaciada rápidamente en la pieza moldeada; el poliestireno se vaporiza; y el metal llena el resto de la cabida. Después de enfriado la fundición es eliminada del molde y limpiada.

El metal es vaciado lo suficientemente rápido para prevenir la combustión del poliestireno, con el resultado de residuos carbonosos. En cambio, los gases, debido a la vaporización del material, son manejados hacia fuera a través de la arena permeable y los agujeros de ventilación.

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ega resistencia al modelo. Es obligatorio a veces que los pesos para oprimir los moldes sean parejos en todos los lados para combatir

alta presión relativa en el interior del molde.

Un recubrimiento refractario se aplica comúnmente al modelo para asegurar un mejor acabado superficial para la fundición y le agr

la

Las ventajas de este proceso incluyen los siguientes aspectos::

Para una pieza no moldeada en maquina, el proceso requiere menos tiempo.

No requieren que hagan tolerancias especiales para ayudar a extraer el modelo de la

era con partes sueltas.

ones.

E

arena y se requiere menor cantidad de metal.

El acabado es uniforme y razonablemente liso.

No se requiere de modelos complejos de mad

No se requiere caja de corazón y coraz

l modelo se simplifica grandemente.

Las desventajas de este proceso incluyen los siguientes aspectos:

.

o puede ser revisado oportunamente el modelo de la cavidad.

El modelo es destruido en el proceso.

Los modelos son más delicados de manejar.

El proceso no puede ser usado con equipos de moldeo mecánico

N

28

T

ipos de fundición realizados en moldes desechables

rena verde (por el color cuando está húmeda). El procedimiento consiste en el recubrimiento de un modelo con arena húmeda y dejar que seque hasta que adquiera dureza.

Fundición en moldes de arena

Uno de los materiales más utilizados para la fabricación de moldes temporales es la arena sílica o a

Son utilizados para moldear la arena a la forma de la pieza que se va a producir. Son hechos de madera, yeso, plástico o metal dependiendo de: Tamaño y forma, precisión

al y cantidad.

para producir prototipos de análisis.

es.

odelo de Fiero: Para grandes cantidades.

l diseño del modelo incluye:

dimension Ejemplo: Modelo de Madera: Para pequeñas cantidades o Modelo de Aluminio: Para medianas cantidad M E

29

s el aumento de las dimensiones del modelo para compensarla contracción del metal al nfriarse.

a) Excedentes por contracción Ee

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dimensiones del modelo para proveer un excedente de material que ay que maquinar posteriormente. Esto depende del tipo de metal, diseño de la pieza, y étodo de limpieza.

b) Excedentes para maquinado Es el aumento de lashm

sarios para la extracción del modelo fuera del molde sin

° si es desmoldeo a mano ° si es desmoldeo con máquina.

c) Ángulos de salida Son aquellos ángulos necedañarlo. 31

31

en U se distorsionan al enfriarse, de tal manera que el modelo tencionalmente se distorsiona en dirección contraria para que al enfriarse la pieza tome la

e) Soportes de corazones

d) Distorsión Ciertas formas informa deseada.

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Fundición en cáscara Desarrollado en losaños40’s -Produce tolerancias más pequeñas y mejores acabados superficiales. -El modelo es de hierro o aluminio untado de un agente de partición, se calienta entre175 °C y 350 °C. -La arena con una resina como aglutinante forma una cáscara sobre el modelo. -Un horno completa el curado de la resina. -Dos mitades de cáscaras se ponen juntas en forma vertical para el colado, se rellena la caja de granalla. -Piezas de menos de 100 kg pero usualmente menor a 10 kg. -La gran calidad de las partes producidas reduce grandemente la limpieza, maquinado y proceso de acabado posterior. -Se pueden hacer varias coladas con el mismo molde -Acabado superficial de 3.1 µm - 6 µm. Problemas del proceso. -Sacar el cascarón fuera del modelo. -Mantenerlas dos mitades juntas durante la colada. -Fuga de gases.

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Fibra entre 20 -30 %, Agua y Catalizador (Talco, Mg O2; para mejorarla resistencia y el

0 - 60 µin

Solo para aleaciones no ferrosas debido a la máxima temperatura que puede resistir el

6 in.

05 in.

Tiempo de horneado del molde. r libremente.

Fundición en yeso Características del proceso: - Molde de Yeso entre un 70 y 80 % - tiempo de curado.) - Para piezas de precisión: 3 - Espesor de hasta 0.02 in - yeso. - Tamaño menor a 1 lb y menor a - Tolerancias hasta de 0.0 Problemas del Proceso: - Mantener juntas las 2 mitades del molde. - - Los gases no pueden escapa

34

icas del proceso

m)

) spesor máximo 25mm debido a las contracciones

omplejas

labes de turbinas de gas, componentes de computadoras, equipos dentales y quirúrgicos, rmas de fuego, cuerpos de válvulas, levas, engranes, palancas, entre otros.

Fundición a la cera perdida Característ -Costoso. -Producción unitaria o por lotes. -Todos los metales. -Acabado superficial (1.5 -3.8 µm)-Tolerancias (0.076 -0.127 m-Peso de las piezas de 3 a 20 kg -Espesor mínimo (1.5 mm-E-Geometrías c Aplicaciones: Aa

35

36

on el patrón evaporativo se elimina la necesidad de sacar el patrón del molde antes de la colada del metal. Esto significa grandes ventajas en tiempo, costo, manufactura del patrón, no necesidad de ángulos de salida ni líneas de partición. El patrón se recubre de un lodo cerámico delgado de 0.1mm para dar rigidez y permitir permeabilidad a los gases.

Fundición a la espuma perdida - patrón evaporativo C

El patrón se realiza de poliestireno expandido que se vaporiza al entrar en contacto con el

etal fundido. Para pequeña producción los patrones pueden ser maquinados o cortados a ano inclusive. Se puede dividir las geometrías complejas y pegar diversos pedazos para

formar el patrón completo. Para producción en serie se inyecta la espuma en moldes adecuados.

mm

37

T

ipos de fundición realizados en moldes permanentes

calidad y con metales de baja temperatura de fusión. Sus ventajas son que tienen gran precisión y son muy económicos,

Consiste en volver a usar un molde metálico hecho de dos o más partes en coladas limentadas por gravedad. Los corazones pueden ser de acero o de arena. Comparado

con la fundición en arena este proceso permite producir piezas mas uniformes con mejores tolerancias y acabado superficial hasta de 2.5µm.

Fundición en molde metálico Características del proceso

La fundición en moldes permanentes hechos de metal es utilizada para la producción masiva de piezas de pequeño o regular tamaño, de alta

cuando se producen grandes cantidades. Existen varios tipos de moldes metálicos utilizados para la fabricación de piezas por lo regular de metales no ferrosos, a continuación se mencionan algunos de los más utilizados.

a

Corazones Los corazones metálicos pueden ser móviles o estacionarios, éstos últimos deben ser perpendiculares a la línea de partición. Los corazones móviles pueden tener otra rientación y deben retraerse antes de abrir el molde.

También se pueden usar corazones colapsables, hechos de varias piezas de metal, con ellos se pueden tener algunas variaciones de dimensión por el movimiento de sus partes. Por ejemplo los pistones automotrices se producen en molde permanente con corazones colapsables.

o Los corazones desechables se hacen de arena o resina y pueden ser de geometrías más complejas que los corazones metálicos.

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Materiales del molde Se selecciona el material del molde en base a: la temperatura de colada, el tamaño de la pieza, el número de coladas y el costo del material del molde.

Recubrimientos para moldes Se utilizan para: 1.-Prevenir la solidificación prematura del metal colado. 2.-Controlarla dirección de solidificación. 3.-Reducir el choque térmico.

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4.-Prevenirla soldadura de los metales del molde y de la pieza. 5.-Facilitarla expulsión de gases. No deben ser corrosivos La frecuencia del recubrimiento es de acuerdo a la vida de este, cada turno, cada varios turnos, etc. Temperatura del molde Si la temperatura del molde es alta: se desarrolla mucha rebaba, las piezas están blandas al momento de la extracción, las propiedades de la pieza se alteran. Si la temperatura del molde es baja: puede no llenarse el molde, puede haber solidificación prematura, puede haber soldadura de metales. Las variables que determinan la temperatura de molde son: Temperatura de colada………… ………..a mayor temperatura, mayor T. del molde Frecuencia del ciclo……………………….a mayor frecuencia, mayor T. del molde Peso de la pieza……………………………a mayor peso, mayor T. del molde Espesor de pared de la pieza…………….a mayor espesor, mayor T. del molde Espesor de pared del molde……………..a menor espesor, mayor T. del molde Espesor del recubrimiento……………….a menor espesor, mayor T. del molde Los moldes se precalientan al inicio de la operación por: flama, calentadores diseñados ad-hoc, en horno o por haber colado un cierto número de piezas previo.

Fundición en dados

En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico (matriz), la inyección se hace a una presión entre 10 y 14 Mpa, las piezas logradas con este procedimiento son de gran calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los más utilizados para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas. Se pueden utilizar dos tipos de sistema de inyección en la fundición en matrices.

Cámara caliente

Cámara fría

Es un proceso de fundición para dar forma a los metales en el cual el material en estado líquido es forzado a entraren un molde (dado) reusable en donde se enfría y solidifica. –Se obtienen piezas de geometría compleja con buen acabado superficial y exactitud dimensional. –El proceso se realiza a gran velocidad. - Minimiza procesos secundarios (maquinados). –Genera cierta rebaba por la línea de partición. –Se obtienen piezas de gran complejidad tales como: partes de motores y automóviles, juguetes, partes de artefactos eléctricos. –La piezaspesanhasta25 Kg.

40

41

Fundición en dados con cámara caliente

El procedimiento de fusión en cámara caliente se realiza cuando un cilindro es sumergido en el metal derretido y con un pistón se empuja el metal hacia una salida la que descarga a la matriz. Las aleaciones más utilizadas en este método son las de bajo punto de fusión como las de zinc, estaño y plomo. Las piezas que se producen son de 20 a 40 kg y se llegan a manejar presiones superiores a los 35 Mpa. Es un proceso rápido que se puede fácilmente mecanizar.

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Fundición en dados con cámara fría

El proceso con cámara fría se lleva metal fundido por medio de un cucharón hasta un cilindro por el cual corre un pistón que empuja al metal a la matriz de fundición, las piezas obtenidas son de unos cuantos gramos a 10 kg y sólo es recomendable en trabajos de poca producción.

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Fundición centrífuga

La fundición centrífuga es un método en el que aprovecha la fuerza centrífuga que se puede general al hacer girar el metal en tordo de un eje. Existen tres tipos de fundición centrífuga:

I. Fundición centrífuga real II. Fundición semicentrífuga III. Centrifugado

I. Fundición centrífuga real

Es el procedimiento utilizado para la fabricación de tubos sin costura, camisas y objetos simétricos, los moldes se llenan del material fundido de manera uniforme y se hace girar al molde sobre su eje de rotación.

Fundición semicentrífuga

Es un método en el que el material fundido se hace llegar a los extremos de los moldes por la fuerza centrífuga que genera hacer girar a los moldes, los extremos se llenan del material fundido, con buena densidad y uniformidad. El centro tiene poco material o de poca densidad. Por lo regular el centro en este tipo de sistemas de fundición es maquinado posteriormente.

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Centrifugado

Es un sistema donde por medio de un tallo se hace llegar metal fundido a racimos de piezas colocadas simétricamente en la periferia. Al poner a girar el sistema se genera fuerza centrífuga la que es utilizada para aumentar la uniformidad del metal que llena las cavidades de los moldes.

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UNIDAD IV.- NORMAS DE REFERENCIA PARA LA ELABORACION DE VENTILADORES

Normas de referencia Las normas para fabricación, instalación, montaje, mantenimiento y operación de ventiladores buscan regular estas actividades para maximizar las características intrínsecas del equipo y para aumentar la seguridad y confiabilidad. Estas normas y estándares están reguladas por diferentes entidades a nivel mundial, entre las que se destacan: ASME (American association of mechanical engineers) ANSI (American National Standard Institute) NAFM (National Association of Fan Manufacturers) AMCA (American Movement and Control Association) ICONTEC (Instituto Colombiano de Normas Técnicas) UL (Underwritters Laboratories) El siguiente cuadro se muestra algunos ejemplos de normas en ventiladores:

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CONSEJO NACIONAL DE NORMALIZACIÓN Y CERTIFICACIÓN DE COMPETENCIAS LABORALES.

Norma técnica de competencia laboral para la fabricación de moldes de arena 1. Datos Generales de la Calificación Código CAUP0627.01 Título Fabricación de moldes para fundición de metales Propósito La calificación está integrada por el conjunto de competencias laborales necesarias para desempeñar la función de la fabricación de moldes para fundición de metales. Presenta los parámetros que son necesarios para cubrir por los aspirantes a certificarse en la función referida. Nivel de Competencia: Dos Justificación del Nivel Propuesto La persona desarrolla actividades de trabajo variadas para efectuar la fabricación de moldes para fundición de metales, que implican cierto grado de responsabilidad, autonomía y autoridad para la toma de decisiones en su función. Área de Competencia Manufactura Subárea de Competencia Manufactura de productos metálicos y de madera Tipo de Norma Nacional Cobertura

Todas las personas que se dedican a la fabricación de moldes para fundición de metales.

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2. Unidades de Competencia Laboral Código UAUP1644.01 Titulo Fabricar moldes de arena en verde para el vaciado de metal. Propósito de la Unidad Especificar las competencias que aseguran la posesión de las habilidades, destrezas y conocimientos de las personas que realizan la función de fabricar moldes de arena en verde para el vaciado de metal. Elementos que conforman la Unidad Referencia Código Título del Elemento 1 de 3 E04784 Habilitar materia prima para la fabricación de moldes de arena en verde Criterios de desempeño La persona es competente cuando: 1. La materia prima seleccionada corresponde a lo especificado para el tipo de proceso de fabricación de moldes de arena en verde. 2. La verificación de las condiciones de la materia prima la realiza con base en las especificaciones técnicas requeridas del producto. Campo de aplicación Categoría: Clase: 1. Proceso moldeo - Vertical - Horizontal - De piso Evidencia por desempeño 1. La verificación de las condiciones de la materia prima, en una ocasión. Evidencia por producto 1. La materia prima seleccionada, en una ocasión. Evidencia de conocimiento 1. Rutinas de operación del proceso de fabricación de moldes de arena en verde.

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2. Características de las materias primas para la fabricación de moldes de arena en verde Evidencia de actitudes Responsabilidad: Lineamientos Generales para la evaluación 1. La evaluación se realizará en el campo de trabajo. 2. Se evaluará en el tipo de proceso correspondiente a la empresa donde labore. 3. Verificar que el candidato porte el equipo de protección personal requerido. Elementos que conforman la Unidad Referencia Código Título del Elemento 2 de 3 E04785 Acondicionar equipo y herramental para la fabricación de moldes de arena en verde Criterios de desempeño La persona es competente cuando: 1. La revisión de las condiciones del herramental la realiza de acuerdo al programa de producción y especificaciones técnicas del producto. 2. La verificación del funcionamiento del equipo lo realiza de acuerdo al manual de operación. 3. La puesta en marcha del equipo lo realiza de acuerdo al manual de operación. 4. El reporte de verificación del funcionamiento del equipo, herramental y/o falla contiene los datos de identificación del equipo, herramental y el resultado de la verificación. Campo de aplicación Categoría: Clase: 1. Proceso moldeo - Vertical - Horizontal - De piso Evidencia por desempeño 1. La revisión de las condiciones del herramental, en una ocasión. 2. La verificación del funcionamiento del equipo, en una ocasión. 3. La puesta en marcha del equipo, en una ocasión. Elementos que conforman la Unidad Referencia Código Título del Elemento 3 de 3 E04786 Elaborar moldes de arena en verde para fundición

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Criterios de desempeño La persona es competente cuando: 1. La preparación de la mezcla de la materia prima la realiza de acuerdo al proceso de fabricación de moldes de arena en verde y con las medidas preventivas establecidas en las hojas de riesgos de la materia prima utilizada. 2. La operación del equipo de moldeo la realiza de acuerdo al manual de operación. 3. La verificación del molde de arena en verde elaborado esta basada en las especificaciones del producto. 4. El reporte de producción contiene los datos de identificación del equipo y la producción obtenida. Campo de aplicación Categoría: Clase: 1. Proceso moldeo - Vertical - Horizontal - De piso Evidencia por desempeño 1. La preparación de la mezcla, en una ocasión. 2. La operación del equipo de moldeo, en una ocasión. 3. La verificación del molde de arena en verde elaborado, en una ocasión.

Evidencia por producto El reporte de producción, en una ocasión. Evidencia de conocimiento 1. Características de materiales peligrosos que maneja en la fabricación de moldes de arena en verde. Evidencia de actitudes Orden: Evidencias por desempeño. 1. La preparación de la mezcla de la materia prima. 2. La operación del equipo de moldeo. 3. La verificación del molde de arena en verde elaborado. Lineamientos Generales para la evaluación 1. La evaluación se realizará en el campo de trabajo. 2. Se evaluará en el tipo de proceso correspondiente a la empresa donde labore. 3. Verificar que el candidato porte el equipo de protección personal requerido.

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3. Unidades Obligatorias que Conforman la Calificación Código Titulo UAUP1645.01 Fabricar moldes machos (corazones) para el vaciado de metal Propósito de la Unidad Especificar las competencias que aseguran la posesión de las habilidades, destrezas y conocimientos de las personas que realizan la función de fabricar moldes machos (corazones) para el vaciado de metal. Elementos que conforman la Unidad Referencia Código Título del Elemento 1 de 3 E04787 Habilitar materia prima para la fabricación de moldes machos de arena (corazones). Criterios de desempeño La persona es competente cuando: 1. La materia prima seleccionada corresponde a lo especificado para el tipo de proceso de fabricación de moldes machos de arena (corazones). 2. La verificación de las condiciones de la materia prima la realiza con base en las especificaciones técnicas requeridas del producto a elaborar. Campo de aplicación Categoría: Clase: 1. Proceso moldeo - Caja caliente - Caja fría - Cáscara - Co2 Evidencia por desempeño 1. La verificación de las condiciones de la materia prima, en una ocasión. Evidencia por producto 1. La materia prima seleccionada, en una ocasión. Evidencia de conocimiento 1. Rutinas de operación del proceso de fabricación de moldes machos.

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Evidencia de actitudes Responsabilidad: Evidencias por producto 1. La materia prima seleccionada. Lineamientos Generales para la evaluación 1. La evaluación se realizará en el campo de trabajo. 2. Se evaluará en el tipo de proceso correspondiente a la empresa donde labore. 3. Verificar que el candidato porte el equipo de protección personal requerido. Elementos que conforman la Unidad Referencia Código Título del Elemento 2 de 3 E04788 Acondicionar equipo y herramental para la fabricación de molde macho (corazones). Criterios de desempeño La persona es competente cuando: 1. La revisión de las condiciones del herramental la realiza de acuerdo al programa de producción y especificaciones técnicas del producto. 2. La verificación del funcionamiento del equipo lo realiza de acuerdo al manual de operación. 3. La puesta en marcha del equipo lo realiza de acuerdo al manual de operación. 4. El reporte de verificación del funcionamiento del equipo y herramental y/o falla contiene los datos de identificación del equipo, herramental y el resultado de la verificación. Campo de aplicación Categoría: Clase: 1. Proceso moldeo - Caja caliente - Caja fría - Cáscara - Co2 Evidencia por desempeño 1. La revisión de las condiciones del herramental, en una ocasión. 2. La verificación del funcionamiento del equipo, en una ocasión. 3. La puesta en marcha del equipo, en una ocasión. Evidencia de conocimiento

1. Medidas de seguridad e higiene que se aplican en el acondicionamiento del equipo y herramental utilizado en la fabricación de moldes de arena en verde.

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Evidencia de actitudes Orden: Evidencias por desempeño 1. La verificación del funcionamiento del equipo. Lineamientos Generales para la evaluación 1. La evaluación se realizará en el campo de trabajo. 2. Se evaluará en el tipo de proceso correspondiente a la empresa donde labore. 3. Verificar que el candidato porte el equipo de protección personal requerido. Elementos que conforman la Unidad Referencia Código Título del Elemento 3 de 3 E04789 Elaborar moldes machos de arena (corazones) para fundición Criterios de desempeño La persona es competente cuando: 1. La preparación de la mezcla de la materia prima la realiza de acuerdo al proceso de fabricación de moldes machos de arena (corazones) y con las medidas preventivas establecidas en las hojas de riesgos de la materia prima utilizada. 2. La operación de la maquina corazonera la realiza de acuerdo al manual de operación. 3. La verificación del molde macho de arena (corazón) elaborado esta basada en las especificaciones del producto. 4. El reporte de producción contiene los datos de identificación del equipo y la producción obtenida Campo de aplicación Categoría: Clase: 1. Proceso moldeo - Caja caliente - Caja fría - Cáscara - Co2 Evidencia por desempeño 1. La preparación de la mezcla, en una ocasión. 2. La operación de la maquina corazonera, en una ocasión. 3. La verificación del molde macho de arena (corazón) elaborado, en una ocasión. Evidencia por producto

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1. El reporte de producción, en una ocasión. Evidencia de conocimiento 1. Características de materiales peligrosos que se manejan en la fabricación de moldes para fundición de metales. Evidencia de actitudes Orden: Evidencias por desempeño. 1. La preparación de la mezcla de la materia prima. 2. La operación de la maquina corazonera. 3. La verificación del molde macho de arena (corazón) elaborado. Lineamientos Generales para la evaluación 1. La evaluación se realizará en el campo de trabajo. 2. Se evaluará en el tipo de proceso correspondiente a la empresa donde labore.

3. Verificar que el candidato porte el equipo de protección personal requerido

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UNIDAD V.- FABRICACIÓN DE VENTILADORES INTEGRADOS PARA MOTORES ELÉCTRICOS.

Objetivo del proyecto El objetivo fundamental de este proyecto es; proporcionar a la industria, ventiladores

capaces de tener un tiempo de vida útil más prolongada, con mayor eficacia y mejor

resistencia, logrando con esto reducir el consumo de materiales desechables,

contaminantes y poco duraderos, empleados en este tipo de trabajo, logrando con esto

satisfacer la necesidad de la industria para la cual sea requerido.

Justificación del proyecto Los ventiladores son utilizados en la industria para disminuir la temperatura de los motores

en funcionamiento, lo cual ocasiona un aumento de eficiencia en el motor y a su vez,

aumenta su tiempo de funcionamiento continuo, logrando con esto un aumento en la

producción de la industria, pensando en ello creemos en la firme necesidad de fabricar un

ventilador con mejores características en cuanto a resistencia, rendimiento y costo, dado

que en la actualidad estos son fabricados en plástico por lo que su promedio de vida útil,

es de 3 a 4 meses, para ello en este proyecto se expone una solución alternativa.

Clasificación de los ventiladores Los ventiladores pueden clasificarse de acuerdo a la dirección de flujo de entrada y salida y de acuerdo a como se conecten con la entrada y descarga de fluido.

De acuerdo a la dirección de entrada y salida del flujo.

Axial

En este tipo de ventiladores el aire sigue la dirección del eje del rotor, estando alineadas la entrada y la salida. El rotor tiene dos o más álabes colocados en ángulo hacia el eje. En este tipo de ventiladores el sentido del flujo se invierte al invertir el sentido de giro del rotor.

Centrífugo

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En este tipo de ventiladores, el fluido entra a través de una abertura concéntrica con el eje del rotor que gira a gran velocidad y está provisto de álabes solidarios con el mismo. El fluido circula entre los álabes hacia el exterior a causa de la fuerza centrífuga y abandona el rotor con una velocidad mayor a la de la entrada. De acuerdo a como de conecten con la entrada y descarga de fluido

Soplador

Este tipo de ventilador posee un ducto o tubería en la descarga de fluido. Elevador o Búster Este tipo de ventilador posee un ducto o tuberías en la entrada y salida del fluido. Extractor Este tipo de ventilador posee un ducto o tubería en la entrada o toma del fluido.

Tipo de ventilador a realizar

El ventilador que elegimos para realizar nuestro proyecto es un ventilador de tipo axial, en este tipo de ventiladores el aire sigue la dirección del eje del rotor, estando alineadas la entrada y la salida. El rotor tiene dos o más álabes colocados en ángulo hacia el eje.

Ventiladores metálicos

REF TIPO Ø * EJE

(mm.) Ø TOTAL (mm.) ALTURA (mm.)

ODV-20 71/80 14 130 30 ODV-21 80/90 20 145 34 ODV-22 100/112 28.7 195 36 ODV-23 132 32.5 250 42 ODV-24 160 37.5 286 44 ODV-25 160/180 43.5 338 47 ODV-26 180/200 55 345 50 ODV-27 200/250 60 430 54

Una vez definido el tipo de ventilador (100/112, referencia ODV – 22), en el que nos enfocamos, procedemos a definir las dimensiones del mismo, las cuales son: Diámetro

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total 94 mm., altura 37 mm. Y el diámetro del eje 28.7 mm. Estas dimensiones se pueden apreciar mejor en la tabla anterior justo en la sección que se encentra resaltada. A continuación procedemos a mostrar en forma visual el ventilador en el que vamos a enfocar todos nuestros esfuerzos para su realización:

Características del ventilador a realizar

El ventilador que va a dar vida a nuestro proyecto va a contar con las siguientes características:

º Será elaborado completamente en aluminio lo cual le permitirá tener un tiempo de vida útil mas prolongada, ya que la gran mayoría de los fabricados en la actualidad son de plástico y tienen que remplazarse constantemente lo cual afecta la producción de la empresa debido a que se tiene que detener el funcionamiento del motor.

º Va a tener un peso promedio de 550 gramos, gracias a que el aluminio no es tan denso como otros metales, nos va a permitir tener un peso aceptable y esto a su vez nos beneficia al no afectar la eficiencia del motor ya que con un peso superior tendríamos problemas con el funcionamiento del mismo.

Ventajas del proyecto

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El impulsor tiene muchas ventajas en el momento que se utiliza en la industria productiva, las principales ventajas las vamos a mencionar a continuación, y de esta manera, vemos que tan factible es para satisfacer la prioridad de una empresa o fabrica productora. A continuación enlistaremos algunas de las ventajas que implica la adquisición de un ventilador para motor eléctrico.

El equipo de producción funcionará durante mas tiempo

Se dispondrá de un control superior mayor que el normal (impulsores de plástico)

Puede alcanzarse mejoras importantes en el rendimiento

Cuenta con la capacidad de mover una gran masa de aire

Su ruido emitido es casi nulo

La forma de las aspas, hace que el flujo de aire sea mayor

El montaje o instalación en el motor se realiza de una forma sencilla

Es económico pues es de un costo accesible. La maquinabilidad de este es sencilla (diámetro de las flechas del motor)

Su maquinabilidad es fácil (diámetro de las flechas del motor)

Su tiempo de vida útil es prolongado

Resistente a temperaturas altas

Por los puntos ya mencionados anteriormente, el impulsor de aire realizado con aluminio, es más eficaz que un impulsor de aire de plástico, puesto que los de plástico, no son tan duraderos y tienden a tener muchas fallas en el momento en que se ponen en funcionamiento. Limitaciones de los ventiladores para los motores eléctricos Los ventiladores son sistemas de gran utilidad a nivel industrial, comercial y residencial,

pues de ellos dependen procesos básicos de producción, control ambiental, confort, etc.

Un ventilador es una máquina volumétrica que traslada fluido de una parte a otra,

venciendo determinada presión.

Su importancia y aplicabilidad los han convertido en elementos fundamentales en cada una

de sus tareas y por ello de vital atención de las personas encargadas de su correcto

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funcionamiento por ello nos hemos dado a la tarea de investigar las limitaciones que peden

ocasionar los ventiladores a continuación una lista de las limitaciones que pudimos

establecer:

Los ventiladores son equipos bastante constantes en su operación, aunque también suelen tener algunos problemas ocasionados debido malos manejos, descuidos o por falta de mantenimiento. Algunos de estos problemas pueden ser: Ruptura o fractura de Impulsores

Mal funcionamiento de Rodamientos

Rotura o descarrilamiento de Bandas de transmisión de potencia

Mal funcionamiento del motor

Obstrucciones o fugas en succión o descarga

Fatiga en eje por Altas vibraciones

Ruido excesivo por desalineación y desbalanceo

Mal funcionamiento de controladores y alarmas

El ruido El ruido es el sonido que, por su tono, intensidad o duración, resulta desagradable al oído

humano e incluso dañoso a su organismo. Los ventiladores son, con frecuencia, fuente de

ruidos que atentan contra el confort del medio ambiente, por lo que su comportamiento

acústico constituye muchas veces un factor decisivo en la selección del mismo.

a) El ruido de un ventilador no se percibe en absoluto cuando su nivel de sonido está 25 o

más decibeles por debajo del ruido de fondo; en el caso en que su nivel de sonido sea

igual que el ruido de fondo, sólo llega a destacar sobre este último un aumento de sólo

3,01 decibeles.

b) Si el ruido del ventilador excede por lo menos en 15 decibeles al de la habitación, el

ensayo del ventilador en dicha habitación es prácticamente el mismo que se obtendría en

un cuarto aislado acústicamente.

Causas del ruido en ventiladores.-

Los álabes de un ventilador crean a su alrededor un campo de presión que varía de un

punto a otro del espacio, originándose unas ondas acústicas que interaccionan entre sí,

propagándose por el aire, las paredes, el suelo, y en general por la estructura del edificio.

Las causas son: - Mal alineamiento del rotor o transmisión por bandas en V.

- Base de cimentación inestable.

- Materiales extraños sobre el rotor que causan desequilibrio.

- Rotor o motor dañados.

- Pernos o tornillos fijos, rotos o sueltos.

- Flecha vencida.

- Rotor o motor desequilibrados.

- Zumbido magnético de 120 ciclos debido a la entrada de energía eléctrica

- El ventilador entrega más de la capacidad nominal.

- Compuertas o aletas radiales de entrada flojas.

- Velocidad demasiado alta o el ventilador gira en dirección errónea.

- Vibración transmitida al ventilador desde otro punto o fuente.

- La frecuencia fundamental del sonido del ventilador es igual al producto de su velocidad

de rotación por el nº de álabes del rodete

- La intensidad del sonido producido directamente por los álabes es aproximadamente

proporcional a la velocidad periférica de la punta de los álabes y a la quinta potencia del nº

de revoluciones

- Las intensidades de sonido de dos ventiladores geométricamente semejantes son

directamente proporcionales a séptima potencia de la relación de semejanza

- La distancia excesivamente pequeña entre el borde de salida de los álabes del rodete y la

lengua de la caja espiral es causa de ruido.

- El número de los álabes directrices fijos no debe ser igual ni múltiplo del de los álabes

móviles

- La corona difusora sin álabes produce menos ruido que la corona de álabes directrices

- Las vibraciones forzadas de la carcasa y de los conductos de admisión y escape pueden

ser origen de ruidos de gran intensidad, sobre todo en condiciones de resonancia

- El desequilibrio estático y dinámico del motor, y la mala alineación de los cojinetes

- El motor de accionamiento y los cojinetes de bolas, a bajo nº de revoluciones, son causa

de ruido, por lo que utilizando cojinetes deslizantes se puede eliminar la causa

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- Al disminuir el rendimiento del ventilador para un mismo nº de rpm aumenta la intensidad

del ruido.

Sobrecarga de la fuente motriz - Velocidad demasiada alta.

- Descarga que sobrepasa la capacidad, debido a que la resistencia existente del sistema

es más baja que la original nominal.

- Densidad del gas por encima del valor de diseño.

- Empaque demasiado apretado o defectuoso.

- Sentido de rotación erróneo.

- Flecha vencida.

- Mal alineamiento.

- El rotor pega o roza contra la envolvente.

- Bobinado del motor defectuoso.

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Características del material seleccionado para la elaboración del proyecto.

Aluminio

El Aluminio es un elemento químico metálico, de símbolo Al, número atómico 13, peso atómico 26.9815, que pertenece al grupo IIIA del sistema periódico. El aluminio puro es blando y tiene poca resistencia mecánica, pero puede formar aleaciones con otros elementos para aumentar su resistencia y adquirir varias propiedades útiles. Las aleaciones de aluminio son ligeras, fuertes, y de fácil formación para muchos procesos de metalistería; son fáciles de ensamblar, fundir o maquinar y aceptan gran variedad de acabados. Por sus propiedades físicas, químicas y metalúrgicas, el aluminio se ha convertido en el metal no ferroso de mayor uso.

El aluminio es el elemento metálico más abundante en la Tierra y en la Luna, pero nunca se encuentra en forma libre en la naturaleza. Se halla ampliamente distribuido en las plantas y en casi das las rocas, sobre todo en las ígneas, que contienen aluminio en forma de minerales de alúmino silicato. Cuando estos minerales se disuelven, según las condiciones químicas, es posible precipitar el aluminio en forma de arcillas minerales, hidróxidos de aluminio o ambos. En esas condiciones se forman las bauxitas que sirven de materia prima fundamental en la producción de aluminio.

El aluminio es un metal plateado con una densidad de 2.70 g/cm3 a 20ºC (1.56 oz/in3 a 68ºF). El que existe en la naturaleza consta de un solo isótopo, 27

13Al. El aluminio cristaliza en una estructura cúbica centrada en las caras, con lados de longitud de 4.0495 angstroms. (0.40495 nanómetros). El aluminio se conoce por su alta conductividad eléctrica y térmica, lo mismo que por su gran reflectividad.

La configuración electrónica del elemento es 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1. El aluminio muestra una valencia de 3+ en todos sus compuestos, exceptuadas unas cuantas especies monovalentes y divalentes gaseosas a altas temperaturas.

El aluminio es estable al aire y resistente a la corrosión por el agua de mar, a muchas soluciones acuosas y otros agentes químicos. Esto se debe a la protección del metal por una capa impenetrable de óxido. A una pureza superior al 99.95%, resiste el ataque de la mayor parte de los ácidos, pero se disuelve en agua regia. Su capa de óxido se disuelve en soluciones alcalinas y la corrosión es rápida.

El aluminio es anfótero y puede reaccionar con ácidos minerales para formar sales solubles con desprendimiento de hidrógeno.

El aluminio fundido puede tener reacciones explosivas con agua. El metal fundido no debe entrar en contacto con herramientas ni con contenedores húmedos.

A temperaturas altas, reduce muchos compuestos que contienen oxígeno, sobre todo los óxidos metálicos. Estas reacciones se aprovechan en la manufactura de ciertos metales y aleaciones.

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|Características físicas del aluminio

Entre las características físicas del aluminio se tienen las siguientes:

• Es un metal ligero, cuya HTdensidad TH o peso específico es de 2700 HTkg/m P

3TPH (2,7 veces la

densidad del agua). • Tiene un punto de fusión bajo 660ºC (933 HTKTH) • El HTpeso atómico TH del aluminio es de 26,9815 • Es de color blanco brillante. • Buen conductor del calor y de la electricidad. • Resistente a la corrosión. • Material abundante en la Naturaleza • Material fácil y barato de HTreciclar TH.

TCaracterísticas mecánicas del aluminio

Entre las características mecánicas del aluminio se tienen las siguientes:

• De fácil mecanizado. • Muy HTmaleable TH, permite la producción de láminas muy delgadas. • Bastante HTdúctilTH, permite la fabricación de cables eléctricos. • Material blando ( HTEscala de Mohs TH2-3). Límite de resistencia en HTtracción TH 160-200

HTNTH/mmP

2P [160-200 MPa] en estado puro, en estado aleado el rango es de 1400-6000

N/mmP

2P. El HTduraluminioTH es una aleación particularmente resistente.

• Material que forma aleaciones con otros metales para mejorar las propiedades mecánicas.

• Permite la fabricación de piezas por fundición y moldeo. • Material soldable

Características químicas del aluminio

Debido a su elevado estado de oxidación se forma rápidamente al aire una fina capa superficial de óxido de aluminio ( HTAlúminaTH AlB2 BO B3 B) impermeable y adherente que detiene el proceso de oxidación, lo que le proporciona resistencia a la corrosión y durabilidad. Esta capa protectora, de color gris mate, puede ser ampliada por HTelectrólisis TH en presencia de HToxalatos TH.

• El aluminio tiene características HTanfóteras TH. Esto significa que se disuelve tanto en HTácidos TH (formando sales de aluminio) como en HTbasesTH fuertes (formando aluminatos con el anión [Al(OH)B4 B] P

-P liberando HThidrógeno TH.

• La capa de oxido formada sobre el aluminio se puede disolver en HTácido cítricoTH formando HTcitrato de aluminio TH.

• El principal y casi único estado de oxidación del aluminio es +III como es de esperar por sus tres electrones en la capa de valencia.

El aluminio reacciona con facilidad con HCl, NaOH, perclórico, pero en general resiste la corrosión debido al óxido. Sin embargo cuando hay iones Cu (++) y Cl (-) su pasivación desaparece y es muy reactivo. Los alquilaluminios son tan reactivos que destruyen el tejido humano y arden al aire.

El óxido de aluminio es tan estable que se utiliza el metal para obtener otros metales a partir de sus óxidos (Cromo, Manganeso etc.) por el proceso aluminotérmico.

Estructura atómica del aluminio

Propiedades químicas del aluminio

Nombre Aluminio Número atómico 13 Valencia 3 Estado de oxidación +3 Electronegatividad 1,5 Radio covalente (Å) 1,18 Radio iónico (Å) 0,50 Radio atómico (Å) 1,43 Configuración electrónica [Ne]3s23p1 Primer potencial de ionización (eV) 6,00 Masa atómica (g/mol) 26,9815 Densidad (g/ml) 2,70 Punto de ebullición (ºC) 2450 Punto de fusión (ºC) 660

Descubridor Hans Christian Oersted en 1825

Efectos del Aluminio sobre la salud

El Aluminio es uno de los metales más ampliamente usados y también uno de los más frecuentemente encontrados en los compuestos de la corteza terrestre. Debido a este hecho, el aluminio es comúnmente conocido como un compuesto inocente.

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Pero todavía, cuando uno es expuesto a altas concentraciones, este puede causar problemas de salud. La forma soluble en agua del Aluminio causa efectos perjudiciales, estas partículas son llamadas iones. Son usualmente encontradas en soluciones de Aluminio combinadas con otros iones, por ejemplo cloruro de Aluminio.

La toma de Aluminio puede tener lugar a través de la comida, respirarlo y por contacto en la piel. La toma de concentraciones significantes de Aluminio puede causar un efecto serio en la salud como:

• Daño al sistema nervioso central • Demencia • Pérdida de la memoria • Apatía • Temblores severos

El Aluminio es un riesgo para ciertos ambientes de trabajo, como son las minas, donde se puede encontrar en el agua. La gente que trabaja en fabricas donde el Aluminio es aplicado durante el proceso de producción puede aumentar los problemas de pulmón cuando ellos respiran el polvo de Aluminio. El Aluminio puede causar problemas en los riñones de los pacientes, cuando entra en el cuerpo durante el proceso de diálisis.

Efectos ambientales del Aluminio

Los efectos del Aluminio han atraído nuestra atención, mayormente debido a los problemas de acidificación. El Aluminio puede acumularse en las plantas y causar problemas de salud a animales que consumen esas plantas. Las concentraciones de Aluminio parecen ser muy altas en lagos acidificados. En estos lagos un número de peces y anfibios están disminuyendo debido a las reacciones de los iones de Aluminio con las proteínas de las agallas de los peces y los embriones de las ranas.

Elevadas concentraciones de Aluminio no sólo causan efectos sobre los peces, pero también sobre los pájaros y otros animales que consumen peces contaminados e insectos y sobre animales que respiran el Aluminio a través del aire.

Las consecuencias para los pájaros que consumen peces contaminados es que la cáscara de los huevos es más fina y los pollitos nacen con bajo peso. Las consecuencias para los animales que respiran el Aluminio a través del aire son problemas de pulmones, pérdida de peso y declinación de la actividad. Otro efecto negativo en el ambiente del Aluminio es que estos iones pueden reaccionar con los fosfatos, los cuales causan que el fosfato no esté disponible para los organismos acuáticos.

Altas concentraciones de Aluminio no sólo pueden ser encontrados en lagos ácidos y arie, también en aguas subterráneas y suelos ácidos. Hay fuertes indicadores de que el Aluminio puede dañar las raíces de los árboles cuando estas están localizadas en las aguas subterráneas.

Maquinaria y herramientas usadas en la fabricación del molde: PARA LA TAPA O CAJA SUPERIOR Y LA BASE O CAJA INFERIOR. Para la fabricación de la tapa y la base primordialmente vamos a utilizar las herramientas que emplean los carpinteros ya que la materia prima que vamos a trabajar es madera a continuación se muestra la figura de lo que se pretende obtener y posteriormente se encentran en forma de lista las herramientas empleadas. Cepillo eléctrico integral

Descripción: Herramienta con una cuchilla giratoria de profundidad de corte regulable. Utilización: Acabados de buena calidad, levanta finas capas de madera, dejando superficies lisas y brillantes. Compás

Descripción: Herramienta metálica con dos brazos móviles terminados en punta unidos por uno de sus extremos. Utilización: Permite medir y hacer círculos de distintos tamaños.

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Sierra cinta doall

Especificación Dimensión Unidad

Dimensiones de la mesa 710 x 680 mm x mm

Alimentación eléctrica 440 / 60 V / Hz

Ejecución de la maquina Pulgadas

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Torno paralelo universal

La maquina por su robustez, precisión y fácil manejo es ideal para todo tipo de industria. Cuenta con avance rápido, sistema de refrigeración, lubricación central, freno electrodinámico, sistema simple del roscado, escote con el puente amovible, iluminación del espacio de trabajo

Especificación Dimensión Unidad

Volteo sobre la bancada 500 (19.7) mm (inch)

Volteo sobre el carro 270 (10.6) mm (inch)

Volteo en el escote 700 (27.6) mm (inch)

Longitud de escote 230 mm

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Distancia entre puntos 1500 mm

Perforación del husillo 52 (2) mm (inch)

Cono interior del husillo Morse 6

Gama de revoluciones del husillo 22 - 2000 r.p.m.

Carrera del carro transversal 300 mm

Carrera del carro porta-cuchillas 140 mm

Gama de avances longitudinales 0.05 - 6.4 mm / rev.

Gama de avances transversales 0.025 - 3.2 mm / rev.

Avance rápido longitudinal 3 m / min.

Avance rápido transversal 1.5 m / min.

Diámetro de la funda 70 mm

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Cono de la funda Morse 5

Salida de la funda 180 mm

Motor principal 5.5 (7.5) kW (HP)

Área ocupada por la maquina (frente x

lateral) 3145 x 1100 mm x mm

Peso de la maquina 1785 kg

Alimentación eléctrica 220 / 60 V / Hz

Ejecución de la maquina Pulgadas

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Fresadora universal

La maquina está diseñada para operaciones de fresado en plano y en forma de caja. Se caracteriza por su elevada precisión, robustez, rendimiento y capacidad. Una sola palanca controla las velocidades y los avances. La mesa puede inclinarse respecto su eje vertical. Cuenta con avance continuo en los tres ejes, sistema de refrigeración, lubricación central.

Especificación Dimensión Unidad

Movimiento en ejes X / Y / Z 1000 / 275 / 420 mm/mm/mm

Dimensiones de la mesa 1400 x 360 mm x mm

Numero de "T" ranuras de sujeción 4

Ancho de "T" ranuras x distancia entre ranuras 18 x 63 mm x mm

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Carga máxima sobre la mesa 300 kg

Gama de avances de trabajo en ejes X, Y 20 - 900 mm / min.

Gama de avances de trabajo en eje Z 5.7 - 250 mm / min.

Translación rápida en ejes X, Y 1635 mm / min.

Translación rápida en eje Z 460 mm / min.

Cono del husillo ISO 50

Numero de velocidades del husillo 12

Gama de revoluciones del husillo 31.5 - 1400 r.p.m.

Orientación angular de la mesa ± 45 °

Motor principal 5.5 (7.5) kW (HP)

Potencia total instalada 13 kVA

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Área ocupada por la maquina (frente x

lateral) 2995 x 2000 mm x mm

Peso de la maquina 2900 kg

Alimentación eléctrica 220 / 60 V / Hz

Ejecución de la maquina Pulgada

Rectificadora plana

Rectificado preciso de superficies planas y perfiladas. Desplazamiento longitudinal y transversal: manual e hidráulico. Acercamiento vertical del cabezal: automático. El ciclo de trabajo automático abierto compuesto de las operaciones de desbaste, acabado y apagamiento de chispas.

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Especificación Dimensión Unidad

Dimensiones de la mesa 630 x 320 mm x mm

Distancia entre el eje del husillo y la mesa 525 mm

Carga máxima sobre la mesa 250 kg

Longitud máxima de rectificar 630 mm

Ancho máximo de rectificar 370 mm

Recorrido máximo longitudinal 710 mm

Recorrido máximo transversal 350 mm

Recorrido máximo vertical del cabezal portapiedra 460 mm

Dimensión de la piedra (Øexterior x ancho x Øinterior) 300 x 20 x 76 mm

Diámetro mínimo de la piedra 120 mm

Revolución del cabezal portapiedra 2130 r.p.m.

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Motor del husillo de rectificar 4 (5.5) kW (HP)

Potencia total instalada 7.3 kVA

Área ocupada por la maquina (frente x lateral) 2670 x 1520 mm x mm

Peso de la maquina 2500 kg

Alimentación eléctrica 220 / 60 V / Hz

Accesorios Estándar

Mandril de balanceado de la piedra

Brida de sujeción de la piedra

Cunas de nivelación

Diamantador de la piedra montado sobre la mesa (sin diamante)

Extractor de la brida de sujeción de la piedra

Piedra

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Taladro radial

Máquina destinada para el taladrado, barrenado, escariado y cortes de roscas. Se caracteriza por un alto rendimiento y una alta actitud pudiendo programar todas las operaciones de taladrado, preselección de 16 revoluciones y avances del husillo con ayuda de pulsadores, al igual de las profundidades de agujereado para un número máximo de 20 operaciones.

Especificación Dimensión Unidad

Dimensiones de la mesa 986 x 1820 mm x mm

Diámetro máx. de taladrar en el acero 50 mm

Diámetro máx. de taladrar en la fundición gris 60 mm

Distancia máx./min. entre la nariz del husillo y la mesa 1505 / 320 mm

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Distancia min. /máx. entre el eje del husillo y la guía de la camisa 1600 / 320 mm

Recorrido vertical del brazo 875 mm

Recorrido horizontal del cabezal portahusillo 1280 mm

Giro del brazo 180 °

Cono interior del husillo Morse 5

Carrera del husillo 310 mm

Numero de velocidades del husillo 16

Gama de revoluciones del husillo 28 - 2500 r.p.m.

Motor principal 4 (5.5) kW (HP)

Potencia total instalada 6 kVA

Área ocupada por la maquina (frente x lateral) 1120 x 3100 mm x mm

Altura de la maquina 3336 mm

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Canteadora

Esta es una canteadora que puede avanzar al ritmo de los aserraderos de alta producción que existen en la actualidad. El modelo E430AMW satisface sus más estrictas demandas-velocidad, precisión y flexibilidad en piezas de gran tamaño.

· El equipo E430 opera con tablones de hasta 4' de espesor por 36’. El motor eléctrico trifásico de 30 Hp proporciona energía a las dos sierras para recorrer sobre el material más rudo.

· La consola movible del operador puede ajustarse alrededor de la canteadora para un desempeño óptimo

· El operador puede controlar todas las funciones de la canteadora, haciendo, ajustes rápidos, fáciles y convenientes.

· Ambas sierras de inserción de 16', se mueven hacia delante desde el centro, permitiendo el uso de un tirador.

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Taladro Características: Potencia: 500W. Velocidad: 0-2800 rpm. Reversible Impactos: 0-44800 ipm. Velocidad Variable. Capacidad: mandril de 13mm (1/2”). Frecuencia: 50/60hz Mango lateral y llave del porta brocas. Acción percutora para taladrar mas rápido en hormigón y ladrillo. Traba de gatillo para uso continúo. Cambio de rotación a percusión para perforaciones fáciles en madera, metal y mampostería. Mango lateral para mayor control.

Tipos de brocas

El utilizar la broca adecuada a cada material es imprescindible no solo para que el trabajo sea más fácil y con mejor resultado, sino incluso para que pueda hacerse. Por ejemplo, con una broca de pared o de madera, jamás podremos taladrar metal, aunque sin embargo, con una de metal podremos taladrar madera pero no pared. Pero en cualquier caso, lo más conveniente es utilizar siempre la broca apropiada a cada material.

En cuanto a calidades, existen muchas calidades para un determinado tipo de broca según el método de fabricación y el material del que esté hecha. La calidad de la broca influirá en el resultado y precisión del taladro y en la duración de la misma.

A continuación mencionaremos algunas de las brocas de madera que se utilizarán para la elaboración de un molde de madera.

Brocas multiuso o universales: Se utilizan exclusivamente sin percusión y valen para taladrar madera, metal, plásticos y materiales de obra. Si la broca es de calidad, es la mejor para taladrar cualquier material de obra, especialmente si es muy duro (gres, piedra) o frágil (azulejos, mármol). Taladran los materiales de obra cortando el material y no rompiéndolo como las brocas convencionales que utilizan percusión, por lo que se pueden utilizar sin problemas incluso con taladros sin cable aunque no sean muy potentes.

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Brocas de tres puntas para madera: Son las más utilizadas para taladrar madera y suelen estar hechas de acero al cromovanadio. Existen con diferentes filos, pero no hay grandes diferencias en cuanto a rendimiento. En la cabeza tiene tres puntas, la central, para centrar perfectamente la broca, y las de los lados que son las que van cortando el material dejando un orificio perfecto. Se utilizan para todo tipo de maderas: duras, blandas, contrachapados, aglomerados, etc.

Brocas planas o de pala para madera: Cuando el diámetro del orificio que queremos practicar en la madera es grande, se recurre a las brocas planas, pues permiten poder introducirlas en el portabrocas del taladro, ya que el vástago no varía de tamaño. Son un poco más difíciles de usar, pues hay que mantener firme la perpendicularidad del taladro, por lo que es muy recomendable usar un soporte vertical.

Brocas largas para madera: Para hacer taladros muy profundos en madera se utilizan unas brocas especiales con los filos endurecidos, y con una forma que permite una perfecta evacuación de la viruta.

Brocas extensibles para madera: Es un tipo de broca que permite la regulación del diámetro del taladro a realizar dentro de unos límites. Su utilización es hoy en día más bien escasa.

Brocas fresa para ensamble en madera: Son unas brocas especiales que a la vez que hacen el taladro ciego donde se atornillará el tornillo de ensamble, avellanan la superficie para que la cabeza del tornillo quede perfectamente enrasada con la superficie.

Hornos de crisol.

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El horno que vamos a utilizar para fundir el aluminio es el horno de crisol a continuación presentaremos las especificaciones del mismo: El horno de crisol es un equipo utilizado principalmente para la fusión de metales no ferrosos. En este equipo el metal a ser fundido se encuentra en el interior de un crisol fabricado de grafito o carburo de silicio. Este crisol se posiciona en el interior de la cámara de combustión cilíndrica, que a su vez está formada internamente por un revestimiento refractario y externamente por una carcasa de chapa de acero, como lo esquematiza la figura. El revestimiento refractario normalmente se confecciona a partir de ladrillos especiales y posee la finalidad de resistir el elevado calor existente en el interior de la cámara de combustión, mientras que la carcasa tiene la finalidad de sustentar todo el conjunto. El interior de la cámara de combustión debe ser perfectamente cilíndrico para permitir la distribución uniforme del calor.

El crisol se posiciona en el centro de la cámara de combustión y se apoya sobre un pedestal, también confeccionado a partir de material refractario. Sobre el horno existe una tapa para evitar las pérdidas de calor e impedir la salida libre de la llama.

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Específicamente el horno el tipo de horno de crisol que vamos a utilizar es el HORNO DE CRISOL TIPO POZO a continuación tendremos su descripción: Horno de crisol - tipo pozo: El crisol es removido del horno y llevado hasta los moldes para vaciar el metal. Este horno se puede construir sobre o bajo el nivel del suelo. En ambos casos el horno es fijo. Existen en una variedad de tamaño para acomodar crisoles desde 15 a 150 kg de capacidad de latón. Son extremadamente flexibles, tanto en relación a las aleaciones como a las cantidades. Se pueden usar crisoles distintos para diferentes aleaciones y, hasta cierto punto, crisoles de distinto tamaño en un mismo horno. Formas de calentamiento en los hornos de crisol En relación a la forma de energía utilizada, los hornos de crisol pueden ser operados básicamente a través de energía eléctrica o de combustibles. En relación a la energía eléctrica, los hornos más comunes son de resistencia y de inducción. En cuanto a los combustibles, se puede utilizar una serie de formas diferentes (ver tabla). Cada forma de energía, sea eléctrica o en forma de combustible, posee sus ventajas y desventajas que deben ser aprovechadas o evitadas de acuerdo con las condiciones de producción exigidas, o en función de la política de abastecimiento adoptada por la empresa.

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Medición de la temperatura La exactitud con que midan y controlen las temperaturas determinará el éxito de la operación de algunos procesos metalúrgicos, como la fundición, la refinación y el tratamiento térmico. También tendrá un profundo efecto sobre las propiedades de resistencia de muchos metales y aleaciones. La temperatura de proceso debería controlarse dentro de ±2,5 °C. Aunque a veces es posible este apretado rango, uno más práctico es de unos ±5 °C. Se deben ejecutar tres pasos en todo proceso de control de temperatura. Antes de poder establecer control, primero se debe "sentir" (detectar) la variable mediante algún mecanismo que responda a cambios en la calidad o valor de la variable. Luego, esta cantidad, o su cambio, debe ser indicada o registrada previo a ser controlada. Siguiendo la acción de control, el último paso en la secuencia es la transmisión de la salida del controlador al "elemento final", el cual es un componente del proceso en sí. Los elementos finales envían por medio de un riel de salida del controlador y causan cambios correctivos en el proceso. Sensores de Temperatura. Como es a menudo el caso, una variable es medida y luego traducida, o convertida, a otra. Por ejemplo, las temperaturas ambientales se miden por la expansión o contracción de una columna de fluido o de un metal. Mediante calibración, estas variables se convierten a lecturas de temperatura numérica. Estos simples mecanismos, sin embargo, no se adecuan a temperaturas más elevadas. Los sensores utilizados para medir altas temperaturas son los termopares y los pirómetros. Como sea, ambos utilizan el mismo enfoque anterior; esto es, se mide una variable y se la convierte a otra. Medición de la temperatura por el color. Uno de los métodos más sencillos para exterminar la temperatura de un metal es mediante la observación del color del cuerpo caliente. Existe una correlación trivial entre la temperatura de un metal y su color, como se ve en la Tabla Nº 2. Este método dará sólo estimaciones de temperatura aproximadas, excepto cuando lo aplique un observador experimentado. La principal dificultad es que la apreciación del color varíe con los diferentes materiales

Objetivo de la determinación de costos del proyecto

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El costo es un recurso que se sacrifica o al que se renuncia para alcanzar un objetivo especifico. Los costos se consideran como una unidad productora. El termino costo ofrece múltiples significados, su categoría económica se encuentra vinculada a la teoría del valor, “valor costo” y a la teoría de los precios “precios de costo.” El termino costo, tiene las acepciones básicas: • La suma de esfuerzos y recursos que se han invertido para producir una cosa • Lo que es sacrificado o desplazado en el lugar de la cosa elegida El primer concepto expresa los factores técnicos de la producción y se llama costos de inversión, y el segundo manifiesta las posibles consecuencias económicas y se le conoce como costo por sustitución. La contabilidad de costos consiste en una serie de procedimientos tendientes a determinar el costo de un producto y de las distintas actividades que se requieran para su fabricación y venta, así como para planear y medir la ejecución del trabajo. Los costos, relacionados con el proyecto a realizar se han clasificado de acuerdo a una concordancia de: 1. la naturaleza de las operaciones de fabricación 2. la fecha o método de calculo 3. los aspectos económicos involucrados. Como podemos observar, en el proyecto a realizar, “ventiladores”, tomaremos en cuenta todo lo relacionado desde sus costos de fabricación, hasta el tiempo invertido en la realización del mismo. A continuación, mencionaremos los principales costos que se invierten para poder llevar a cabo el desarrollo de este prototipo, y así de esta manera tomar en cuenta todos los gastos que se invierten en la fabricación de este mismo; por lo consecuente se hace una lista de materiales que se utilizan para la fabricación de este producto, el cual satisfacerà las necesidades del cliente. Materiales y accesorios para la realización de un ventilador fundido con aluminio: 1. 1 lingote de aluminio de 1000 Grs. --------------------------------- $ 30.00 2. cajas de moldeo metálicas (superior e inferior) ------------------ $ 500.00 3. pastilla desoxidante para el aluminio ------------------------------- $ 80.00 ------------------ Total $ 610.00 Sabiendo el precio del aluminio, ahora podemos saber el precio unitario de un ventilador, por consiguiente, procedemos hacer un cálculo con una regla de tres y de esta forma

sabemos, cuanto cuesta un impulsor de aire, sin tomar en cuenta la mano de obra, ni el tiempo invertido en la fabricación de la pieza. Peso del aluminio 1000 gr. _____________ $ 30.00 Peso del impulsor 550 gr. _____________ X

($30.00) (550) X= -----------------------------

1000 Gr.

X= 16.50 Precio unitario del ventilador Estos son los cálculos realizados para la elaboración de un ventilador elaborado de aluminio, para motores eléctricos. PROCESO DE ELABORACIÓN DEL VENTILADOR

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A continuación presentamos el proceso que llevamos a cabo para la elaboración del

ventilador mencionando lo más esencial del proceso:

PASO # 1.- Como primer paso se procedió a colocar el modelo dentro del molde de una manera centrada en una superficie de acero completamente lisa para evitar que se deslice la pieza esencialmente PASO # 2.- Posteriormente espolvoreamos talco separador en el modelo para evitar que se le adhiera la arena verde al modelo y también para que pueda ser removido de la arena con más facilidad, y su vez esto evita desperfectos en la figura de la arena al momento de remover la pieza como se muestra en la siguiente figura.

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PASO # 3.- Enseguida procedimos a rellenar el molde con arena verde tratarlo de compactarla lo mas posible para definir bien la figura en la arena como se puede observar en la siguiente figura.

PASO # 4.- Después se procede a voltear el molde para definir la parte trasera del modelo y se procede a espolvorear tambien con talco separador como se observa en la sig. Figura

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PASO # 5.- Después de realizar el paso anterior colocamos la otra parte del molde encima de la vista trasera del modelo par formar en la arena la vista posterior del modelo como se pude apreciar en la siguiente figura

PASO # 6.- Posteriormente comenzamos a rellenar de arena compactándola lo más posible para obtener la mayor definición posible de la vista trasera como se pude apreciar a continuación

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PASO # 7.- Después de compactar la arena en ambas partes del molde se procede a retirar el modelo del molde a continuación mostraremos como quedaron ambas partes del molde una vez retirado el modelo Parte frontal del molde

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Parte posterior del molde

PASO # 8.- Una vez que quedo bien definida la figura del modelo en la arena procedimos a fundir el aluminio en el horno de crisol. Para quitar las impurezas del aluminio, se utilizó una pastilla de amoníaco y evitar que el aluminio tenga alguna falla, en el momento del colado del material.

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PASO # 9.- Después de que se coló el aluminio, procedimos a expulsar la pieza del molde, la cual se muestra a continuación.

PASO # 10.- Después de que se retira la pieza del molde, la forma del ventilador se muestra en la siguiente fotografía tomada.

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PASO # 11.- Posteriormente, la pieza se somete a un proceso de acabado como se muestra en la siguiente figura

Paso #12.- Por ultimo, el producto terminado queda de la siguiente forma.

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CONCLUSIONES. En esta tesis de trabajo acerca del diseño y fabricación de ventiladores para motores eléctricos, se explica y reafirma la idea clara acerca del porque es necesario este tipo de ventilador en la industria. Con el se puede mejorar la eficiencia del motor evitando el sobrecalentamiento y con esto es posible incrementar la producción porque regulando la temperatura del motor se puede mantener mas tiempo continuo en operación y de esta manera no detenemos la producción de la industria obteniendo mas provecho de la maquinaria. Cabe mencionar en esta investigación nos basamos en experiencias ocurridas en industrias aplicando el mantenimiento preventivo y en algunas ocasiones el mantenimiento correctivo, y con lo cual nos fue posible dar una idea clara para la solución de algunos de los problemas que ocurren frecuentemente en los procesos de producción. Para la creación, valoración y realización del proyecto nos apegamos a las normas que regulan la fabricación de moldes en arena verde que fue el método por medio de el cual se llevo a cabo nuestro proyecto. Este proyecto nos deja una gran satisfacción personal y profesional ya que con el se pudo contribuir en dar solución a un problema que tenia la industria por que este tipo de ventilador ya se empezaba a utilizar pero en un material poco resistente y duradero y por lo cual se tenia que parar la producción para el reemplazo frecuente de este tipo de ventiladores, nuestra apuesta fue el conseguir mayor durabilidad del ventilador y con un material ligero para que no afecte el funcionamiento y la eficiencia del motor y con ello se pudiese conseguir un mejor rendimiento.

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ANEXOS

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Datos de operación y dimensiones de cubilotes.

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Ángulos de salida

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ontracción metálica:

l solidificar los metales o aleaciones, se contraen y disminuye su volumen, este fenómeno rigina una reducción en las medidas de la pieza, por lo cual los modelos al ser royectados, deben contener en sus dimensiones el % de contracción del metal o aleación. n la siguiente tabla se muestran algunos valores

C AopE

Colores en los modelos:

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or su forma, algunos modelos resultan complicados de identificación claramente, por lo cual se pintan sus partes de colores, cada color corresponde a una parte o superficie especifica, según la forma que se este utilizando. En la siguiente tabla, que corresponde a la norma DIN 1511 se muestran los colores que se deben aplicar.

PINTURA

P

superficie o parte de la acero fundición fundición fundición fundición

superficie moldeado gris maleablede metales

de metales

pesados ligeros color de fondo para superficies en el modelo y en la caja de machos azul rojo gris amarillo verde que quedan sin mecanizar en la pieza fundida las superficies a mecanizar listas listas listas listas listas en la pieza fundida amarillas amarillas amarillas rojas amarillas asientos de partes sueltas del modelo (piezas a encajar) en el modelo o en la caja de ribeteado en negro machos, así como para tornillos de piezas sueltas. sitios para enfriadores y marcas para colocación de rojo azul rojo azul azul clavos portadas de machos o negro plantillas

medias cañas si en casos especiales no se aplican medias cañas se marcaran

con rayado en negro indicando el radio

mazarotas perdidas o bebederos, demasias de listas negras y rotulado correspondiente mecanizado por motivos técnicos de fundición

nervios o refuerzos y partes en el color de fondo del modelo o sin pintar, pero con listas negras

del modelo a tapar posición del macho en la negro o con marcas negras superficie de los modelos calibres y terrajas barniz incoloro ariztas de rasquetes azul rojo gris amarillo verde DIAGRAMA DE PROCESO

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(1) El molde, de forma y tamaño adecuado que debe tomar en cuenta la contracción del

metal en la solidificación y el sobremetal necesario en posteriores procesos. ) Fundición a la temperatura y cantidad adecuada ) La técnica de vertido debe permitir la salida del aire y los gases atrapados, y permitir

que el metal llegue a todos los lugares (4) Solidificación, debe evitar la formación de defectos, rechupes, poros, grietas……. (5) Separación de la pieza del molde (6) Control de las especificaciones.

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Bibliografía PROCESOS DE CONFORMADO POR FUNDICION Autor: LUIS PEREZ, CARMELO JAVIER Nº Edición: 1ª Año de edición: 2007 PROCESOS DE MANUFACTURA Autor: BAWA, H. SNº Edición:1ª Año de edición:2007 MATRICES, MOLDES Y UTILLAJES: MATRICERIA, MOLDES, UTILLAJES, FORJ A, INYECCIOND E PLASTICOS Autor: Julián Martínez Parra.Nº Edición: 1ª Año de edición: 2003 TECNOLOGIA DE LA FUNDICION Autor: Eduardo Capello Editorial Gustavo Gill S.A.

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