Fig.1

1 Antecedentes históricos de la fundición: origen y aplicación

La fundición nace en la edad de cobre debido a la necesidad de desarrollar elementos para la

supervivencia y para la guerra. Esta etapa es decisiva porque en ella se inicia un cambio

importante en la metalurgia: esta se ve desarrollada por que los metales en uso se deforman

fácilmente y por lo tanto se inician pruebas para generar herramientas que hicieron más fácil la

vida del hombre. En el periodo neolítico, durante la edad de piedra (año 6000 a.C.) el hombre

empieza a explotar el oro y el bronce, pero no conoce otro método de creación de piezas que el

de dar martillazos (Fig. 1). Luego comprendió que el cobre se quebraba con los golpes, pero que

al calentarse se fundía y se podía vaciar en moldes y solidificarse cuando esta frío.

Por consiguiente se deja de lado el uso de la piedra como materia prima principal de

herramientas. En esta búsqueda el hombre se vio en la necesidad de generar mezclas de

metales o para dar diferentes formas a los metales.

Las primeras formas se dieron al finalizar la edad de piedra y al iniciar la edad de cobre dando

paso al nacimiento de la metalurgia. Estas formas se dieron martillando las placas de cobre, este

proceso recibió el nombre de forjado. Luego se buscó la fusión de metales en hornos

rudimentarios para lograr temperaturas elevadas, y los moldes siempre fueron manufacturados

en piedra blanda y en esta tallaron la cavidad de la pieza a fabricar.

Con el descubrimiento de esta fusión de metales para armas, utensilios, monedas, en algunas

poblaciones se inició el proceso metalúrgico de fabricar objetos con aleaciones de cobre con

estaño, aluminio, magnesio, manganeso, oro y plata.

Fig.1.1.Proceso metalúrgico: Vaciado

Al principio se usaron moldes abiertos y el vaciado del metal no necesitaba ningún canal de

alimentación, pero con la tecnificación del proceso y con la producción de herramientas y armas

cada vez más complejas se inventaron los moldes cerrados y con estos los canales de

alimentación para su llenado.

Los primeros moldes eran de piedra de jabón o jaboncillo de sastre (esteatica). Esta era una

piedra blanda y de fácil corte que soportaban las altas temperaturas del metal fundido.

Por la dificultad de tallar la piedra se empezó a utilizar la arcilla arenosa, en que se podía

envolver el objeto, para luego quemarlo. La técnica era elemental, se vaciaba la colada de metal

(Fig.1.1) sobre moldes abiertos de piedra o barro cocido, pero solo eran para armas o utensilios.

Luego se hicieron los moldes de varias piezas para otros objetos.

Esta técnica fue perfeccionada desde el III milenio a.C en Asia y Egipto. Del inicio de la fundición

a la cera perdida no se tiene datos exactos, aunque se sabe de algunas piezas de la era de

bronce de las culturas que habitaban Mesopotamia y Egipto, alrededor del año 200 a.C.

Desde esta época se conocen dos métodos de fundición a la cera pérdida, el directo y el

indirecto; el primero consiste en recubrir la cera modelada con materiales refractarios, luego se

lleva al horno derritiéndose la cera y saliendo por unos agujeros por donde se vierte la colada de

metal fundido.

Desde el siglo III se conoce el indirecto o molde por piezas, consiste en sacar el molde de la

pieza original, posteriormente vaciado en cera, promoviendo así la reproducción en serie. Luego

llegó la combinación de la cera pérdida y en hueco, perfeccionando la fundición con moldes.

En hueco, se consigue con un modelo de cera con alma interna de arcilla llamado “macho”,

sujetada con clavos; posteriormente en el quemado de la cera, el macho se endurece, dejando

un vacío en el medio, entre el macho y el molde exterior, permitiendo el ahorro de materiales.

Los primeros en utilizar esta técnica fueron los griegos en el siglo VI a.C y perfeccionado por los

chinos en el siglo II a.C.

La técnica de fundición a la cera perdida no ha cambiado mucho desde sus inicios hasta ahora,

siendo uno de los mejores métodos de fundición de bronce, aunque en los siglos XVII y XIX se

dieron dos métodos alternativos para el vaciado en metal: el moldeado en arena (Fig.1.3) y la

galvanoplastia (Fig.1.4).

Fig.1.5.Modelo a la cera perdida

1.2 Técnicas de fundición en la antigüedad y hasta el siglo XVIII.

El moldeo a la cera perdida o fundición a la cera perdida es un procedimiento escultórico de

tradición muy antigua (por ejemplo, era habitual en la Grecia de los siglos VI y V a. C.) que sirve

para obtener figuras de metal (generalmente bronce) por medio de un molde que se elabora a

partir de un prototipo tradicionalmente modelado en cera de abeja.

Este modelo previo es rodeado de una gruesa capa de

material blando que se solidifica; una vez endurecido, se mete en un horno, que derrite la figura

de cera, saliendo ésta por unos orificios creados al efecto (de ahí su denominación) y, en su

lugar, se inyecta el metal fundido, que adopta la forma exacta del modelo. Para extraer la pieza

final es necesario retirar el molde.

Desde esta época se conocen dos métodos de fundición a la cera pérdida, el directo y el

indirecto; el primero consiste en recubrir la cera modelada con materiales refractarios, luego se

lleva al horno derritiéndose la cera y saliendo por unos agujeros por donde se vierte la colada de

metal fundido.

1.3 La fundición en el siglo XVIII- XX

1.3.1Moldeo

La tecnología de la fundición se desarrolla en la actualidad en muchos ámbitos, entre el acero combinado y los materiales metálicos ligeros, la metalurgia del hierro y de metales no férreos, entre materiales moldeados ligados químicamente y ligados con arcilla, entre el reciclado de materiales y las emisiones.

Fig.1.6.Molde para fundición inyectada

Por lo tanto, la fundición es en la actualidad más que nunca un procedimiento de fabricación

moderna y productiva y de importancia básica en muchos sectores de la producción industrial

para la fabricación de piezas de trabajo metálicas y no metálicas.

Otro procedimiento innovador de conformación primaria es la técnica de fundición inyectada

que permite fabricar en gran número piezas moldeadas directamente utilizables con pesos

desde pocas décimas de gramo hasta varios kilogramos. Se trabajan termoplásticos y

duroplásticos, así como elastómeros, plásticos con fibras naturales y materiales compuestos así

como pulvimateriales.

En la fundición metalúrgica se están realizando profundos procesos de transformación. Esto se

debe a cambios estructurales en los sectores de consumo, a la creciente presión competidora

de los productores de fundición extranjeros, así como al aumento de la presión sobre los costes

en el interior. Las fundiciones y los productores de moldes que incluso en estas situaciones de

difícil coyuntura quieran mejorar sus posiciones en el mercado deberán ser innovadores.

En la tecnología de la fundición inyectada (fig.1.6) se requieren innovaciones para trabajar

nuevos materiales y poder realizar artículos con geometrías complicadas. Al mismo tiempo han

de satisfacerse las crecientes exigencias del montaje de herramientas, tiempos de ciclo más

cortos y una vida útil más larga. Pero los nuevos desarrollos son como plantas tiernas que

necesitan una atmósfera que las proteja en el duro entorno del mercado.

Desmoldeo en la antigüedad

Fig.1.7. Esquema de mesa vibratoria

No se tiene un dato exacto de cuando comenzó a aplicar, pero podemos basarnos en los

antecedentes de la fundición, empezando desde tiempos muy antiguos, en el siglo III donde

comienzan a surgir los primeros tipos de moldes y con esto comienzan a tener la necesidad de

desprender sus fundiciones, todo había que hacerlo manualmente , ya que no se

implementaban aun ciertos elementos mecánicos que hicieran el mismo trabajo pero en menos

tiempo, esto mediante utensilios que ellos mismos fundían en ocasiones, muchas veces era

necesario dependiendo el tipo de molde y de material, desprender sus modelos a marrazos,

dejándolos caer, golpeándolos unos con otros, etc..

Desmoldeo hasta la actualidad

Con el paso del tiempo y el surgimiento de nuevos procesos de fundición, lo moldes así también

lo hicieron, se fueron descubriendo nuevas técnicas y nuevos materiales lo que hacía variar los

procesos, y por tanto variando el tipo de molde es como se procede a desmoldear, así fueron

implementándose nuevas formas de desmoldeo, desde las más antiguas con el solo uso de las

manos y utensilios y más adelante fueron ideándose nuevos métodos, añadiendo el uso de

palancas, de la rueda, bandas, para facilitar el trabajo, hasta que fueron modernizándose los

mecanismos de transmisión con el paso de tiempo, los sistemas de sujeción, los sistemas con

motor, etc. y fueron complementándose hasta obtener lo que hoy conocemos como cribas

vibratorias, que actualmente tiene muchas aplicaciones en la industria.

1.4 Cribas vibratorias: Orígenes y hasta la

actualidad.

Fig.1.8.Boceto de Criba Cartagenera

Las cribas son utensilios empleados para higienizar el grano de la paja (normalmente el de trigo), el polvo o cualquier otro tipo de solido no deseado. Esta herramienta está compuesta por un delgado y ancho aro de madera con un fondo agujereado de diversos tamaños según el material del que se quiera desprender. Por ejemplo, si tan sólo queremos deshacernos del trigo del polvo los orificios serán largos y estrechos; en cambio, si lo que deseamos es el grano pequeño del grueso los agujeros serán más grandes para permitir separar los primeros de los segundos.

En la antigüedad había dos tipos de cribas: las de cilindro y las de viento. Las primeras están compuestas de hojas de lata agujeradas y con alambres de hierro, excelentes para limpiar los granos con carbón o tizón. Estos eran los modelos que existían en la antigüedad. Este tipo de utensilios solían usarlos, principalmente geólogos, ingenieros civiles y agrónomos.

Palanquín o Criba Cartagenera

El palanquín o Criba Cartagenera (Fig.1.8 y 1.9) también era conocido con el nombre de criba de cajón. Este ingenio tenía la función de separar o decantar los minerales, ordenándolos en capas según su densidad, quedando los más pesados abajo mientras que las gangas o inservibles se depositaban en las capas superiores. El palanquín estaba formado por un brazo con una criba o superficie con rejillas en uno de los extremos, que era introducido mediante un movimiento de palanca en un cajón de mayor superficie con agua. Al accionar el brazo, la criba se sacudía en el interior del gran cajón, permitiendo la decantación de los minerales pesados al fondo. Según la documentación conservada, en 1868 el maestro o encargado ganaba 12 reales, el palanquinero o persona que accionaba el palanquín 8 y el cargador 7.

Las cribas son uno de los principales métodos utilizados para separar mineral y ganga. En la sierra minera se conocen como cribas de cajón, palanquines o cribas cartageneras.

Partes de una criba:

Brazo, palanca o palanquín

Cajón donde se disponía agua y mezcla de mineral y ganga

Criba

Funcionamiento:

El mineral se echaba en el cajón, se añadía agua y se accionaba la criba con la palanca, el material más pesado, quedaba en las capas inferiores mientras que la ganga quedaba arriba.

Actualidad (Siglo XXI)

La primera máquina fue inventada a finales del siglo XVIII y el sistema funcionaba manualmente

mediante rodillos que se tenían que girar mediante una manivela. En esa época la invención de

la criba representó una revolución que favorecía y rentabilizaba el trabajo (principalmente el del

cultivo).

Al día de hoy, la criba se ha modernizado e industrializado gracias a las nuevas tecnologías, se ha

adaptado para poder ampliar las necesidades y el uso de cada usuario, y por tanto se adapta a

diversos sectores. Se ha convertido en un negocio industrial especializado en diferentes

mercados como el minero o el de los conglomerados para materiales como: yesos, cementos,

cales, vidrios, escombros, etc.

Las cribas industriales (Fig.1.10) tienen como función facilitar el acceso del material fino a

través de aberturas; conservar el flujo constante del material grueso e impedir el atasco de

las aberturas de otros materiales. Además, disponen (mayoritariamente) de un sistema

de lavado automático.

Hay diversas empresas especializadas que se dedican al diseño y venta de estas herramientas

según las necesidades. Principalmente se componen de dos tipos: las circulares y las vibratorias.

Fig.1.10.Criba industrial

Gracias a la modernización de las cribas podemos conseguir la separación y clasificación tanto

de líquidos como de sólidos y, a través del análisis de partículas, se puede ajustar el proceso de

cribado.

Por tanto, las innovaciones tecnológicas han propiciado la mejora de la configuración del

sistema de las cribas para procesar el flujo de materiales y conseguir unos resultados rentables,

óptimos y eficientes (la elección del tamiz, la anchura, el material, la necesidad del cliente).

En definitiva, a día de hoy, la evolución de este instrumento se ha ampliado y

modernizado, abarcando diversos ámbitos de producción, para aplicarlo en diferentes sectores.

En la antigüedad el uso de este tipo de herramienta se empleaba exclusivamente en el área

de la agricultura (y su funcionamiento requería el uso manual) pero se ha extendido a

los productos áridos, cales, cemento, fertilizantes y minerales (entre otros) para facilitar

un extenso abanico de sectores industriales.

Las Cribas se utilizan desde hace decenios en gran variedad de industrias que tratan millares de

productos distintos. Son diseñadas para responder a una gama de aplicaciones muy variadas,

pero, a lo largo de los años, y al hacerse cada vez más estrictas las especificaciones y exigencias

de la industria de gráneles, diversas empresas han desarrollado productos para satisfacerlas

plenamente las necesidades de cada industria. Las cribas vibratorias en la actualidad se utilizan

para la industria de la construcción y gestión de residuos, es popularmente usado en el análisis

de filtro para distintos materiales tales como cantera, selección de carbono, selección de

minerales y materiales pétreos.