Diciembre 2007 - Nº 2 - PEDECA Press · manual que permite un retorno de la inversión incluso de me-nos de un año. Estos sistemas están diseñados a la medida de cada aplicación

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Dentro de la amplia gama de maqui-naria, periféricos y complementospara la fundición a presión de meta-les no férricos, FRECH ha dedicadoun especial cuidado en el nuevo di-seño de las máquinas de cámara fríacomo consecuencia de los nuevosretos que nuestros clientes tienenque afrontar.

Amplias prestaciones, adecuados yprecisos sistemas de control del pro-

ceso se precisan cada día más para u-na adecuada calidad y productividad.

FRECH ESPAÑA, S.A.Pol. Ind. Els Xops, nave 2

08185 Lliça de VallBARCELONA - ESPAÑA

Tel: +34 938 490 655Fax: +34 938 490 355

E-mail: [email protected]

Director: Antonio Pérez de CaminoPublicidad: Ana TocinoAdministración: Carolina AbuinDirector Técnico: Dr. Jordi TarteraColaboradores: Inmaculada Gómez, José Luis Enríquez,

Antonio Sorroche, Joan Francesc Pellicery Manuel Martínez Baena

PEDECA PRESS PUBLICACIONES S.L.U.Goya, 20, 4º - 28001 Madrid

Teléfono: 917 817 776 - Fax: 917 817 126www.pedeca.es • [email protected]

Depósito legal: M-51754-2007

Diseño y Maquetación: José González OteroCreatividad: Victor J. RuizImpresión: VILLENA

D. Manuel Gómez

D. Ignacio Sáenz de Gorbea

Asociaciones colaboradorasPor su amable y desinteresa-da colaboración en la redac-ción de este número, agrade-cemos sus informaciones,realización de reportajes y re-dacción de artículos a sus au-tores.

FUNDI PRESS se publica nue-ve veces al año (excepto ene-ro, julio y agosto).

Los autores son los únicosresponsables de las opinionesy conceptos por ellos emiti-dos.

Queda prohibida la reproduc-ción total o parcial de cual-quier texto o artículos publi-cados en FUNDI PRESS sinprevio acuerdo con la revista.

Editorial 2Noticias 4El proyecto “Diofur” solucionará la emisión de dioxinas en las fundiciones europeas • Analizador de oxígeno Hi-tech Z1110 • Robots BLASTMAN • Nuevo autómata de seguridad Pluto • Iniciativas globales de desarrollo de pro-ductos con Windchill® de PTC® • Nuevo cilindro de bloqueo Z2350 • Novedosos volquetes basculantes GOUBARD• RÖSLER continúa su expansión • Expansión de HORMESA • HORMESA adquiere CONTICAST.

Información

• Repercusión de las sustancias químicas en la industria del metal - Por Confemetal 12• ITP impulsa su estrategia PLM con Windchill® de PTC® 14• Hornos y estufas industriales conceptos generales - Por Bautermic 16• El sistema Rencast® reduce a la mitad los costes de producción de los moldes de aerogeneradores en China 18• ThyssenKrupp usa amGard para proteger a sus trabajadores 20• Tecno Disseny, preseries y prototipos en material final 21• Lijado de gran potencia con GRIT GI y GRIT GX 22• Las aplicaciones industriales del aluminio y el desarrollo sostenible, en TransAL 08 23• Criterios para el diseño de revestimientos que contactan con fluidos a elevadas temperaturas - Por Miguel Ángel

Barbés Fernández, Ërika Marinas García, María Florentina Barbés Fernández, Ángel Alfonso Fernández y Luis Felipe Ver-deja González 26

• Fundición de piezas escultóricas con moldeo en cascarilla cerámica utilizando modelos perdidos y pinturas refrac-tarias - Por Sorroche Cruz, A; Lozano Rodríguez, L; Durán Suárez, J. A.; y Peralbo Cano, R. 32

• Influencia de la eficiencia del procesado de la arena de moldeo en verde en el desarrollo de su poder aglutinante yhumedad - Por J. Expósito 37

• Inclusiones en fundiciones de aluminio y técnicas electromagnéticas de separación - Por Daniel Moríñigo, Ana Rivas,Mª Ángeles Rodríguez, José Antonio Maroto y Jorge Martín 46

• Inventario de Fundición 55Índice de Anunciantes 56

Sumario • Diciembre 2007 - Nº 2

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Estamos de enhorabuena

Para este nº 2 que tienen en sus manos, contamos con va-rios artículos muy interesantes y actuales, de personas

relevantes dentro del sector, a los cuales damos las graciaspor su desinteresada colaboración.

Queremos continuar en esta línea y desde aquí ofrecemosnuestras páginas de futuros números, para que otras perso-nas y compañías puedan exponer ensayos, estudios, investi-gaciones, … realizados en el sector fundición.

También vamos a colaborar con Ferias, eventos y Congresosque se realicen, sobre los cuales ofreceremos anticipada-mente la información recibida. Para 2008, aunque no tenga-mos Ferias expecíficas de fundición como han sido la GIFAde Düsseldorf y la Cumbre Industrial de Bilbao en 2007, ten-dremos el TRANSAL de Biarritz. En estos eventos y siempreque podamos, vamos a estar presentes con la revista y a serposible dedicarle un nº especial.

También estaremos presentes en la BIEMH de Bilbao en mar-zo, donde distribuiremos el nº 3 de FUNDI Press, ya que otrarevista del grupo, MOLD Press, tiene stand en su sector espe-cífico sobre fabricación de moldes, dentro de la máquina-he-rramienta.

Aprovechamos desde aquí para desearles unas Felices Fies-tas y un próspero año 2008, de parte de todos los que hace-mos posible que esta revista llegue a sus manos.

Antonio Pérez de Camino

Editorial / Diciembre 2007

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Editorial

El proyecto‘Diofur’solucionarála emisiónde dioxinasen las fundicioneseuropeasEl proyecto tecnológico DIOFUR,liderado por TECNALIA-Fundi-ción y en el que participan ade-más otras quince entidades depaíses europeos, tiene como me-ta reducir las emisiones de dioxi-nas en los procesos de fusiónhasta niveles considerados comoaceptables por la normativa euro-pea. En este proyecto, cuyo costeasciende a cerca de tres millonesde euros, participan, además deTECNALIA Fundición, los centrostecnológicos IOD de Polonia, CTIFde Francia y el belga VITO; tres A-sociaciones de Fundidores, la FE-AF española entre ellas, y nueveempresas, con Guivisa, Fundicio-nes Infiesta y Fundiciones Fum-barri, por parte española.

Si bien el sector de la Fundicióndista de ser un gran emisor dedioxinas, en algunas fundicionesse han superado, en ocasiones,los límites que establece la Direc-tiva de Incineración. Las dioxinasson un subproducto habitual enlos procesos de combustión enlos que existen cloro y carbonocontenidos en el combustible yresultan perjudiciales para la sa-lud humana. En 1997 fueron cla-sificadas como “carcinogénicoshumanos conocidos” por la Orga-nización Mundial de la Salud.

Estos compuestos pertenecen algrupo de los compuestos orgáni-cos persistentes, que permane-cen inalterados en el medio am-biente durante largos periodosde tiempo. Además, pueden acu-

mularse en el tejido graso de a-nimales y seres humanos, contendencia a permanecer inalte-rados durante tiempos prolonga-dos y, por tanto, con un mayorgrado de efectos perniciosos.

Una gran parte de las fundicioneseuropeas son empresas peque-ñas y medianas, PYMEs, (aproxi-madamente, el 80%) y se estimaque el número de fundiciones a-fectadas por este problema se ha-lla entre 600 y 800 empresas.

Conscientes de este problema ydentro de su línea de colabora-ción en todos los ámbitos del sec-tor de fundición, los equipos deTECNALIA Fundición, en estre-cha colaboración con la FEAF y o-tras organizaciones afines a lanecesidad mencionada, impulsa-ron este proyecto DIOFUR hastaser aprobado por la Comisión Eu-ropea. Mención señalada merecesu iniciador, Jesús Aranzabal,que al presente tiene encomen-dada la gerencia de una empresatecnológica como ECOFOND, es-pecializada en reciclaje y reutili-zación de arenas de fundición.

Los socios participantes en elproyecto pertenecen a seis paí-ses, además de contar con la co-operación de la Asociación deFundidores Europeos, CAEF, cons-tituida por veinte Asociaciones dedistintos países.

Por otra parte, la actividad mul-tidisciplinar dentro del consor-cio para el proyecto DIOFUR sepone de relieve por el hecho deque participen en el mismo di-versidad de socios: fundicionesférreas y de acero con distintosmedios fusores, fabricantes deequipos medioambientales y deequipos destinados a fundición,Asociaciones de Fundidores,centros tecnológicos especiali-zados y líderes en fundición ytécnicas medioambientales.

La operativa de desarrollo delproyecto se ha organizado en cin-co áreas de actividad y resultadosprácticos: intercambio de infor-mación con las PYMEs, influenciade los parámetros de proceso, de-sarrollo de nuevas técnicas de eli-minación, formación y difusióndel conocimiento generado, re-sultados y evaluación.

Info 1

Analizadorde oxígenoHitech Z1110 El analizador de oxígeno HitechZ1110 de zirconio mide la con-centración de oxígeno desde ni-veles de % a fracciones de partespor millón (ppm) de gases lim-pios. Montado en una robusta ca-ja, utiliza un sensor de zirconioque ofrece una precisa medicióncon la mínima interferencia de o-tros gases. Una celda única y elespecial diseño del calentador lo-gran un rápido calentamiento yasí una rápida respuesta a la vezque una mayor vida. La posibili-dad de distintos métodos demuestreo permite una fácil adap-tación a la planta. El gran indica-dor auto rango LCD se usa paramostrar la concentración mediday también los parámetros de con-figuración del instrumento.

Dispone de dos canales de alar-ma con un juego de contactos

Noticias / Diciembre 2007

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BLASTMAN tiene una eficiencia10 veces superior a un sistemamanual que permite un retornode la inversión incluso de me-nos de un año.

Estos sistemas están diseñados ala medida de cada aplicación ypueden suministrar incluso plan-tas completas llave en mano, asícomo unidades móviles.

Info 3

Nuevo autómatade seguridadPlutoSafework presenta el nuevo mó-dulo programable Pluto de dobletamaño (90 mm de ancho), am-pliando la gama de autómatas deseguridad del sistema Pluto de Jo-kab Safety para cubrir la necesi-dad de más entradas y salidas delos PLC de seguridad compactos.

que lo hace muy práctico tantopara el control de funciones deseguridad (incluso velocidades)como para el control de máqui-nas pequeñas.

Info 4

Iniciativasglobalesde desarrollode productoscon Windchill®de PTC®PTC anuncia que las pequeñas ymedianas empresas (PYME) estánimplementando la solución degestión de procesos y contenidosWindchill para contribuir al éxitode sus iniciativas globales de de-sarrollo de productos. Windchillayuda a las empresas a adminis-trar y configurar todo el conteni-do de desarrollo de productos, asícomo a optimizar la amplia gamade procesos de desarrollo de pro-ductos necesarios para lanzarproductos al mercado y gestionartodo su ciclo de vida. El punto ál-gido de la adopción de Windchillse ha visto reflejado reciente-mente en las ganancias trimes-trales de PTC, donde se pudieronobservar los mayores beneficiosderivados de soluciones Wind-chill en la historia de la empresa.

El principal objetivo de AutomatIndustrial, empresa catalana fun-dada en 1987, es la mejora cons-tante en tecnología que les per-mita aumentar su presencia en elmercado, tanto nacional comointernacional. Esta empresa quediseña y fabrica maquinaria parala industria del alambre, ha elegi-do Windchill® PDMLink™ yWindchill® ProjectLink™ para lagestión de toda la información deproducto. A partir de ahora, la in-

conmutados que pueden confi-gurarse para cualquier concen-tración medida dentro del rangodel instrumento, tanto como lafunción (alta, baja o off) como lahistéresis. También puede dispo-ner de dos salidas analógicas, 0 a5V ó 4 a 20mA, totalmente pro-gramables. El sistema de mues-treo estándar comprende unaválvula y un caudalímetro. Se dis-pone de otras alternativas quecubren una gran variedad de u-sos. Hitech también suministraun amplio rango de accesoriospara la correcta conexión a la ma-yoría de fuentes de muestras.

Info 2

RobotsBLASTMANLa competencia cada vez másdura exige un tratamiento de su-perficies cada vez más eficientey una calidad de superficie cadavez mejor. Además, los sistemasmanuales empleados hasta aho-ra no cumplen la regulación me-dioambiental y sanitaria exigidapor las autoridades.

Los robots BLASTMAN son la so-lución a estas exigencias.

Además permiten tratar superfi-cies que por sus características ytamaños no pueden ser alcanza-das por sistemas manuales.

Disponible con conexión bus(B46-6) o sin ella (S46-6), presentaun total de 46 entradas/salidas,de las que 6 son salidas de segu-ridad independientes, 16 puedenser utilizadas como entradas ocomo salidas y 24 son entradasde seguridad o de cualquier tipo.

El Pluto B/S46-6 permite ademásla conexión de un terminal HMIdirectamente a su conector fron-tal o a través del can bus de se-guridad.

El software PlutoManager per-mite una programación sencilla

formación estará disponible nosólo para el equipo técnico, quehasta ahora utilizaba Pro/INTRA-LINK, sino para el resto de depar-tamentos, las fábricas que el gru-po tiene repartidas por todo elmundo, y en un futuro cercano,para clientes, proveedores y so-cios. “Desde hace años venimosutilizando Pro/ENGINEER comonuestra solución estándar para eldiseño de nuestros productos yPro/INTRALINK para la gestión dela información dentro de la ofici-na técnica. Por eso nos parecía ladecisión más natural optar porPTC para dar este salto tecnológi-co, que nos permitirá ampliarnuestro actual sistema de desa-rrollo de productos, abarcando á-reas como la gestión de la infor-mación y la colaboración, que sinduda reducirán el ciclo de desa-rrollo de productos y aumentarála calidad de los mismos” declaraXavier Roig, director técnico deAutomat. Tanto la venta del soft-ware como la prestación de servi-cios ha sido realizada por IntegralCAD CAM, distribuidor autoriza-do de PTC.

Transformational Defense Indus-tries (TDI) es una empresa emer-gente dedicada a la investigacióny el desarrollo de nuevas tecnolo-gías para aplicaciones de defen-sa. TDI ha revolucionado su siste-ma de control del retroceso paraarmas de calibre medio y bajo, allograr redirigir las fuerzas de re-troceso, reduciendo el retrocesoefectivo y mejorando la precisióna alta velocidad de disparo. Unode los principales retos de nego-cio para TDI consiste en poderpasar del concepto al producto enmenos tiempo, además de con-vertirse simultáneamente en unaempresa de desarrollo de produc-tos global. TDI eligió Windchill dePTC para crear una organizaciónvirtual de desarrollo de productoscon recursos limitados. Windchillotorgó a TDI la capacidad de cola-

borar y gestionar datos eficaz-mente con socios, proveedores yclientes a través de dicho equipode desarrollo de productos vir-tual. Windchill permite compar-tir especificaciones, diseños y da-tos de pruebas de manera seguracon proveedores, subcontratas deingeniería y centros de investiga-ción del Ejército de los EE.UU. A-demás, Windchill posibilita lagestión eficaz de datos de pro-ductos a medida que los equiposde ingeniería de TDI van evolu-cionando.

Info 5

Nuevo cilindrode bloqueoZ2350En la construcción de moldessuelen requerirse movimientoslineales de elevada fuerza y ca-rreras cortas. Algunos ejemplosson las funciones de posiciona-miento, empuje o tensado, o losprocesos de inserción automati-zados. En los moldes de inyec-ción, este tipo de movimientostambién son necesarios, ya quesi las partes deslizantes y lospunzones no pueden manejarsea través del movimiento de la u-nidad de cierre, deberá encon-trarse otra solución práctica.

Las funciones especiales de des-moldeo y extracción que debenllevarse a cabo del lado de la bo-quilla se realizan con la fuerzadel émbolo. Los nuevos cilin-dros bloque Z2350/... de cons-trucción compacta de HASCO o-frecen la solución ideal. Estoscilindros de bloqueo están dis-ponibles en tres tamaños de di-ferente rendimiento.

Los tipos de fijación de diseño va-riable, dentro y fuera del molde,permiten que estos cilindros de

bloqueo puedan utilizarse de for-ma universal. El grosor de paredde los bloques de los cilindrospermite realizar un bloqueo conuna chaveta Z1558 /... de fácilmontaje. Para ello ya se ha pre-visto una ranura en el cilindro. Serecomienda esta medida en el ca-so de un atornillado transversal.

Para unir el vástago del émbolocon el molde de forma desmonta-ble y no positiva se dispone de unadaptador endurecido Z2351/...de WAS 1.2343. La doble funcióndel émbolo tiene un mayor efectode presión y tracción. En los datosde rendimiento destacan espe-cialmente una considerable pre-sión de funcionamiento máximade 500 bar y la temperatura defuncionamiento máxima de 150°C. Para consultar otros datos ylas instrucciones de montaje sedispone de documentación deta-llada.

El émbolo y su vástago están re-alizados con anillos de doble es-tanqueidad que los hacen másduraderos y estancos. El vástagodel émbolo endurecido y rectifi-cado con alta precisión cuentacon una fijación sólida y, ade-más, está guiado por un anillometálico que impide la penetra-ción de suciedad. Pueden utili-zarse conexiones y manguerascorrientes, pero se recomiendala gama hidráulica de HASCO.

Info 6


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[email protected]

Tel.: 917 817 776

Fax. 917 817 126

Suscripción anual 20089 números115 euros

Suscripción anual 20089 números115 euros

NovedososvolquetesbasculantesGOUBARDSea por presiones legales sea poriniciativas ciudadanas, hoy en díalas empresas están obligadas aponer en marcha auténticas polí-ticas medioambientales en lo quese refiere a la gestión de residuosque producen o manipulan a lolargo de sus procesos industria-les. Para responder a esta cre-ciente preocupación, la entidadfrancesa GOUBARD presenta unaamplia gama de volquetes paracarretilla elevadora adaptada alconjunto de las necesidades deseparación selectiva y manuten-ción de residuos industriales.

La empresa GOUBARD ofrece unaextensa gama de volquetes y can-gilones enriquecida con acceso-rios destinados a la manutenciónde residuos prensibles mediantelas horquillas de una carretilla e-levadora. Sus materiales se adap-tan a todo tipo de carretillas ypueden contener cualquier clasede residuos (cartón, papel, meta-les, madera, plásticos, embalajes,etc.). Dicha gama incluye asimis-mo versiones más robustas paracargas pesadas tales como grava,arena, metales pesados y otras.

El departamento de proyectos deesta empresa ha desarrolladovarios modelos estándar con ca-pacidades que oscilan entre los200 y los 5.000 litros. Además,para su mejor maniobrabilidadpueden disponer de ruedas.

GOUBARD también fabrica vol-quetes a medida que responden alas exigencias técnicas específi-cas de sus clientes: volquetes deacero inoxidable, de bascula-miento hidráulico, con rejilla, conruedas hinchables, chasis multi-

volquetes, etc. Para cada una deestas aplicaciones, se empleanmateriales novedosos y perennesque aúnan economía, productivi-dad y tecnicidad. Además, propo-ne una amplia paleta de colorespara la identificación de cada unode sus productos en función, porejemplo, del tipo de residuos o desu lugar de utilización.

Info 7

Expansiónde RÖSLERRÖSLER continúa su expansióncon la construcción de un nuevoedificio de 10.000 m2 para la cons-trucción de sistemas de granalla-do en Untermerzbach (Alemania).

En los últimos seis meses, RöslerOberflächentechnik GmbH hainvertido diez millones de Eurosen edificios en Alemania para eldiseño y fabricación de equiposde granallado. El especialista entecnología de superficie, ha dadootro paso para ser menos depen-diente de sus proveedores. En elfuturo, todas las máquinas e ins-talaciones de granallado se pro-ducirán en Untermerzbach en 2turnos de trabajo.

Las actividades de expansión de

Rösler no terminan aquí. En Ene-ro de este año, Baiker AG, (Suiza)una compañía especialista entecnología de granallado, que a-tiende las necesidades de la in-dustria de la automoción y avia-ción, se ha integrado en el grupoRösler. Recientemente, Röslertambién adquirió Reni Cirillo, unfabricante Italiano de sistemasde acabado a vibración, que com-plementa perfectamente la gamade productos de Rösler, particu-larmente en el mercado Italiano.La compañía con base en Milán,se ha integrado en la sucursal I-taliana de Rösler.

El éxito futuro se basa en la in-versión en personal. Desde prin-cipios de este año, se han incor-porado 91 empleados nuevos enla central de Alemania y en Sep-tiembre han comenzado 19 nue-vos aprendices que se están for-mando según su vocación encinco áreas diferentes. Actual-mente Rösler da empleo a 1.130personas (de los cuales 66 son a-prendices) entre sus dos centra-les de Hausen y Untermerzbach(Alemania) y sus 13 sucursalesalrededor del mundo.

Info 8

Expansiónde HORMESAHORMESA, Hornos y Metales,S.A., brinda servicios mas fácil-mente a sus clientes Internacio-nales, con la apertura en 2005 dela Oficina Comercial y posteriorfábrica en Tailandia, que han se-guido las Oficinas de Argentina,México y Colombia.


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Diciembre 2007 / Noticias

La plantilla en el Exterior alcanzaya un 40% del personal total. Lacoordinación de actividades serealiza desde la matriz soportadapor HORMESA AMERICA Ltda.

Info 9

HORMESAadquiereCONTICASTLa firma CONTICAST Ltd., de Es-cocia, ha sido recientemente ad-quirida por la Española HORME-SA, Hornos Y Metales, S.A. Conesta unión de actividades HOR-MESA se consolida como Integra-dor de Soluciones integrales parala fundición de NO Ferrosos, jun-to con sus Socios estratégicos.

CONTICAST Ltd., viene desarro-llando sus actividades desde

2002 en la fabricación, suminis-tro y puesta en marcha de insta-laciones de Colada ContinuaHorizontales, así como Vertica-les Ascendentes (Up Cast) y des-cendentes.

Con más de 40 Referencias In-ternacionales en 5 Continenteses líder en esta tecnología, cu-briendo más de 6 patentes In-ternacionales.

Escocia seguirá manteniendo elCentro Tecnológico de desarro-llo y prototipos, con un personalbien capacitado para ello. DesdeHORMESA se comercializaránlas máquinas y se fabricaránpara el Grupo.

Info 10

Para el año 2008 se espera operaren Turquía y Rumania y crearuna fábrica en América. Los 3puntos de fabricación darán ma-yor rapidez en el servicio y en-trega de los equipos.

En el año 2007 la aportación exte-rior al negocio supuso más del86% en equipos nuevos, siendo laaportación de las filiales a la fac-turación de un 22%. Para 2008 seestima un crecimiento en la acti-vidad y facturación de las filiales,hasta el 28%, alcanzando una ci-fra Global por encima de los 9 MMde euros.

El pasado día 1 de junio, entraba en vigor el Re-glamento (CE) n° 1.907/2006 relativo al registro,evaluación, autorización y restricción de sus-

tancias y preparados químicos (REACH). La puesta enmarcha de este Reglamento implicará para fabrican-tes, importadores y usuarios intermedios de determi-nadas sustancias y preparados químicos, el cumpli-miento de una serie de obligaciones de extremaimportancia para su competitividad e innovación.

La mayor parte de las obligaciones que prevé el Regla-mento serán de aplicación más adelante y de maneraprogresiva, pero ya empieza a ser tarde para empezara analizar qué sustancias tenemos y qué somos a e-fectos de REACH, lo que nos permitirá determinar e-xactamente la naturaleza de nuestras obligaciones.

Queremos a continuación destacar algunas cues-tiones básicas sobre REACH:

• El Reglamento REACH consolida el principio deresponsabilidad del productor en el suministrode información de seguridad de las sustancias yen relación con la correcta gestión de los riesgos.Todas las sustancias, ya sea como tales, en for-ma de preparados o en artículos, están cubiertaspor el Reglamento a excepción de sustancias ra-diactivas, sustancias intermedias no aisladas,sustancias que son transportadas ferrocarril, ca-rretera, o vía fluvial, marítima o aérea y aquellasque sean residuos. Se contemplan además ex-cepciones parciales al reglamento REACH.

• En el marco de REACH, fabricantes e importado-res de productos químicos están obligados (para

cada una de sus entidades legalmente estableci-das) a registrar en la Agencia Europea de Sustan-cias y Preparados Químicos las sustancias o pre-parados que produzcan o importen en cantidadsuperior a 1 tonelada al año (por fabricante/im-portador), salvo que la sustancia esté exenta deregistro. No registrar sustancias o preparados su-pone que éstos no podrán ser fabricados en la Co-munidad ni ser puestos en el mercado de la UE.

• Los requisitos de registro también son de aplica-ción en determinadas condiciones a sustanciascontenidas en artículos. El fabricante/importadordel artículo es, en este caso, responsable de que serealice el registro de las sustancias contenidas enartículos que vayan a ser intencionadamente libe-radas. Además estará obligado, en determinadascircunstancias, a notificar sustancias de alto ries-go contenidas en artículos. El registro o la notifica-ción de sustancias no será exigido si la sustanciaya hubiese sido registrada para ese uso específico.

• REACH establece obligaciones de comunicaciónaguas arriba y aguas abajo en la cadena de sumi-nistro, esto es, entre fabricantes e importadoresde las sustancias como tales o en preparados ylos usuarios de éstas. Los usuarios intermediospueden a su vez ser formuladores de preparados(por ejemplo la industria de la pintura), que bienpueden ser considerados como usuarios interme-dios de primer nivel. Muchas de nuestras indus-trias, fabricantes de equipos y artículos son loque podríamos llamar usuarios de segundo nivel(industria que, por ejemplo, utiliza en sus proce-

Información / Diciembre 2007

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Repercusión de las sustanciasquímicas en la industria del metalPPoorr CCoonnffeemmeettaall

• Más allá de la autorización, REACH prevé procedi-mientos de restricción que regulan las condicio-nes de fabricación, puesta en el mercado o uso dedeterminadas sustancias que como tales, en pre-parados o contenidas en artículos, representancon su uso un riego demasiado alto para la saludhumana o el medio ambiente. Estas sustancias,específicamente listadas en Anexo XVII del Re-glamento, no podrán continuar siendo usadas opuestas en el mercado a menos que cumplan conla restricción impuesta a las mismas.

Pues bien, en el marco de la aplicación de esta am-plia normativa que a todos afecta de una forma uotra, elaborar el inventario de todas las sustanciasy preparados que maneja la empresa, analizar po-sibles exenciones, definir para cada sustancia si sees fabricante, importador o usuario intermedio, di-vidir los preparados en sustancias individualescontenidas y establecer el volumen anual que decada una de ellas fabricamos, importamos o usa-mos, recopilar cuanta información dispongamossobre escenarios de exposición, o listar todos nues-tros proveedores de sustancias, son algunos pasosque cualquier empresa debería estar ya dando.

sos productivos aceites, lubricantes, metales, ale-aciones, plásticos, … para fabricar productos).

• Un elemento central del nuevo sistema REACH esla creación de la Agencia Europea de Sustancias yPreparados Químicos. Con base en Helsinki, sesupone estará completamente operativa el 1 dejunio de 2008. Su cometido será recopilar datoscientíficos y técnicos así como asumir todas lascuestiones administrativas que se derivan de RE-ACH en la UE. Proporcionará además asesora-miento a los Estados miembros sobre REACH.

• REACH prevé procedimientos de autorización pa-ra aquellas sustancias que hayan sido identifica-das como de muy alto riesgo o peligrosidad. Fabri-cantes, importadores y, en determinados casos,usuarios intermedios, deberán solicitar una auto-rización a la Agencia si desean utilizar o poner enel mercado este tipo de sustancias. Este tipo deprocedimientos, puede tener impacto sobre ladisponibilidad de la sustancia en el mercado. De-be subrayarse de nuevo que los usuarios interme-dios no necesitan solicitar la autorización para suuso si el uso ya ha sido identificado por un agenteprevio en la cadena de suministro.

Diciembre 2007 / Información

PTC anuncia que Industria de Turbo Propulso-res (ITP), con sede en Zamudio, España, haimplementado Windchill®, la solución de

gestión de procesos y contenidos de PTC, como susistema de Gestión del ciclo de vida de productos(PLM). La empresa mixta integrada por Sener Aero-náutica y Rolls-Royce se dedica a actividades de in-vestigación y desarrollo, ingeniería, fabricación,montaje, pruebas, reparación y rediseño de turbi-nas para la industria aeronáutica y defensa. ITP haseleccionado Windchill para mejorar la gestión dedatos de productos y todos los procesos asociadosa lo largo del ciclo de vida de los productos, así co-mo para reducir el coste total de la propiedad de laarquitectura informática, mediante la implemen-tación de una solución preconfigurada, número u-no en la industria.

“Como proveedor principal de los fabricantes origi-nales (OEM) más importantes del mundo, ITP nece-sitaba gestionar la estructura de producto y la do-cumentación asociada en un entorno controlado yseguro, además de administrar los procesos rela-cionados, como la gestión de cambios, para garan-tizar los niveles de calidad requeridos. Windchillha demostrado con creces que es una solucióncompleta y fiable”, declaraba Txema Ruiz Sagarna,Jefe de ingeniería del Departamento de informáticade ITP. “Las prestaciones preconfiguradas deWindchill nos permiten aprovechar la tecnologíamás avanzada mucho más rápido que antes. He-mos experimentado extraordinarias mejoras en al-gunos procesos fundamentales que implican elcontrol y la gestión de información de productos

transferida entre diversos equipos y departamen-tos, y en algunos casos, hemos conseguido ahorrarhasta un 75% de tiempo”. Este ahorro de tiempo a-sociado a los procesos repercute en beneficio delciclo de desarrollo de productos de ITP y favorecela reducción de costes, ya que los equipos puedendedicar más tiempo a tareas relevantes del procesoprincipal de desarrollo de productos, en lugar dededicarse a tareas que no aportan valor añadido.

Próximamente ITP implementará las prestacionesde colaboración de Windchill ProjectLink™. “Estasolución escalable y actualizable de PTC tambiénnos ofrece oportunidades futuras para ampliar laimplementación a otros procesos clave de desarro-llo de productos y a través de toda la empresa glo-bal. Pensamos que Windchill nos ayudará a poten-ciar la interoperabilidad entre todos nuestroscentros de desarrollo dispersos geográficamente,así como con nuestros subcontratistas, proveedo-res y clientes. Windchill ProjectLink™ será la he-rramienta que utilizaremos para gestionar no sólonuestros proyectos de desarrollo de productos, si-no también todo tipo de iniciativas internas dondelos datos de ingeniería y la gestión de procesos se-an fundamentales. Este hecho demuestra queWindchill es capaz de satisfacer nuestras necesi-dades de negocio presentes y futuras”, declaraba elDoctor Iñaki Ulizar, Director de ingeniería y tecno-logía de ITP.

ITP se esfuerza por satisfacer las demandas cadavez más complejas de ingeniería, desarrollo deproductos y fabricación, adoptando las prácticas


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ITP impulsa su estrategia PLMcon Windchill® de PTC®

industriales más óptimas en susprocesos de desarrollo de produc-tos. Por consiguiente, la empresabuscaba una solución PLM quefuera potente, altamente escala-ble y de rápida implementación.La decisión de implementarWindchill también estuvo deter-minada por su asombrosa capaci-dad de integración con el resto delos sistemas corporativos.

“Para que la implementación detecnología PLM genere valor co-mercial es preciso establecer losprocesos adecuados y proporcio-nar soporte completo para cadausuario particular”, explicaba Ri-chard Prince, Director de estrate-gia de mercado para el sector ae-roespacial y defensa de PTC. “Alos clientes les complace el hechode que nuestras soluciones pre-configuradas puedan satisfacersus requisitos sin necesidad depersonalización, lo que les permi-te dirigir sus inversiones en servi-cios hacia la optimización de pro-cesos y la adopción por parte delos usuarios, con el fin de obtenerel máximo valor de su inversiónen software”.

El Grupo ITP, integrado por SenerAeronáutica (53,125%) y Rolls-Royce (46,875%), incluye entre susactividades áreas como diseño,I+D, fabricación, fundición, mon-taje y pruebas de motores aero-náuticos y turbinas de gas. ITPtambién es proveedor oficial deservicios de mantenimiento parala mayoría de los fabricantes demotores del mundo, y tiene capa-cidad para reparar más de 400motores al año. La empresa cuen-ta con 12 instalaciones de produc-ción en España, Gran Bretaña yMéjico, y dispone de una plantillade casi 2.500 empleados. En 2006,los beneficios del Grupo ITP cre-cieron un 17,5 %, para alcanzar los441 millones de euros.

El sistema de fabricación actual de hornos yestufas industriales ha cambiado mucho enlos últimos 15 años. Las necesidades de mer-

cado y las tecnologías han ido avanzando, creandonuevas formas, nuevos materiales y nuevos proce-sos, con los que poder incrementar las propieda-des de los productos. Actualmente disponemos desuperaleaciones con las que obtener una gran du-reza y durabilidad, resistencia al desgaste, a la co-rrosión, etc. A la vez también se han abaratado to-dos los procesos de fabricación, aumentando elrendimiento de los hornos, eliminando etapas in-termedias para elaborar cualquier producto y em-pleando nuevos materiales aislantes, refractarios,fibras, calefactores, controladores, recubrimientostérmicos y termoquímicos, etc.

Los avances conseguidos en este campo siemprepositivos han hecho que los hornos y las estufasindustriales evolucionen hacia nuevas tecnologíasmás complejas, pero a la vez más fiables y fácilesde controlar, ya que los instrumentos de mediciónactuales son muy precisos y a la vez las nuevas

instalaciones ofrecen muchos menos problemasde manejo para los operarios, eliminando el calor yel sudor por exposición al fuego y a las radiaciones,los grandes y pesados esfuerzos, la toxicidad porvapores, humos, etc.

Los nuevos tipos de hornos y los tratamientos ac-tuales ofrecen grandes ventajas como son: Granrapidez de tratamiento, producciones elevadas, se-guridades optimizadas, resultados siempre repeti-tivos y con la misma calidad, ahorro en mano de o-bra, consumos energéticos muy ajustados, etc. Porello cuando sea necesario adquirir un horno o unaestufa industrial hay que tener en cuenta:

Algunos factores técnicos importantes:

— Tipo de tratamiento a realizar (calentar, secar,fundir, cocer, transformar, efectuar tratamien-tos térmicos varios, enfriar…

— Tipo de material a tratar: Metal, goma, plástico,vidrio, cerámica…


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Hornos y estufas industrialesconceptos generalesPPoorr BBaauutteerrmmiicc

lizar un determinado proceso térmico y según seanel tipo de tratamiento a realizar, la producción, eltamaño, peso y demás características de las pie-zas, el grado de automatización deseado, etc., pue-den utilizarse diversos tipos de hornos.

Cuando sea necesario adquirir una instalación paraun determinado proceso térmico para escoger lamejor solución y a la vez que sea económica, es ne-cesario tener buenos conocimientos sobre estasmaterias, o bien acudir a una empresa especializa-da, ya que pueden ser válidas diversas soluciones,unas más sencillas y económicas, otras más sofisti-cadas y automatizadas, también existen otras alter-nativas térmicas diferentes con las que es posible a-horrar tiempos, espacio de ubicación, potenciainstalada y consumible, etc.

Por ello es necesario hacer un adecuado estudio afin de rentabilizar al máximo la adquisición de es-te tipo de máquinas a las que por lo general se lesexige que puedan utilizarse durante muchos añosy sin problemas.

— Producción, número de piezas o ciclos por horao día, volumen, peso y forma de la carga, ciclosde trabajo, tiempos y temperaturas…

— Forma de carga y descarga, grado de automati-zación deseado, bien sea en continuo o en está-tico, sobre bandejas, cestas…

— Sistemas de calentamiento a emplear: Electrici-dad, gas, gasoil, vapor; y dentro de cada apartadoprever si es mejor emplear: Sistemas inductivos,por radiación, por convección, por contacto o pormicroondas, calentamientos directos o indirec-tos, con recirculación forzada o al vacío, con at-mósferas de protección…

— Estado final requerido de las piezas que hayque tratar: Secado, lavado, desengrasado, des-hidrogenado, recocido, sinterizado, plastifica-do, endurecido, recubrimientos varios de tipopor deposición superficial química, iónica, porplasma, galvanizado…

Por todo lo expuesto, se entiende que para poder e-legir el tipo de instalación mas adecuado para rea-


Pol. Ind. Can Ribó - Isidre Nonell, 5 - 08911 Badalona (Barcelona)Tel (34) 93 464 01 78 - Fax (34) 93 389 46 48

http: // www.mpe.es - e.mail: [email protected]

El sistema de colada rápida RenCast® de Hunts-man Advanced Materials es utilizado en lafundición y en herramientas de la partes de la

carcasa de los aerogeneradores de uno los fabrican-tes más importantes de China.

La fundición en la provincia China de Jiangsu, fabri-ca componentes de Aerogeneradores para clientesen China, Japón, Estados Unidos, India y Europa. Lafundición produce aproximadamente 120.000 tone-ladas de piezas de metal fundido cada año, por loque la productividad de fabricación es un factor im-portante.

Con el fin de incrementar al máximo el número depiezas producidas de cada molde, la fundición uti-liza el sistema de colada de epoxi RenCast® CW2418 /HY 5162 para la fabricación de la carcasa delaerogenerador. El sistema RenCast® ha contribui-do en la reducción a la mitad de los costes de fabri-cación del molde.

Utilizando un diagrama 2D proporcionado por susclientes, se hace primero un modelo maestro delnúcleo de arena en madera. Una vez más basadosen el mismo diagrama, se diseña y prepara ademásla estructura de soporte de metal del modelomaestro.

Entonces, el modelo maestro se pretrata con undesmoldeante y se coloca la estructura de soldadu-


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El sistema Rencast® reducea la mitad los costes de producciónde los moldes de aerogeneradoresen China

ra sobre el modelo maestro de madera. Una vezterminado, se vierte una capa de 10mm-20mm delsistema de colada RenCast® CW 2418 / HY 5162 pa-ra hacer un molde de la superficie de la estructura.

Después de curarlo entre 16-20 horas a temperatu-ra ambiente, se desmoldea el positivo del patrónde madera y está listo para su uso, con una insigni-ficante contracción respecto al patrón original. Estambién extremadamente duradero, capaz de so-portar la dura vida de trabajo de un modelo duran-te por lo menos seis años.

Este método es mucho más rápido que los méto-dos de moldeo tradicional, produciendo moldesmás duraderos capaces de producir un númerosignificativamente más elevado de piezas. Esto ha-ce que el sistema de moldeo completo sea muchomás eficaz de coste y de tiempo cuando se compa-ra con el de otros materiales.

RenCast® CW 2418 / HY 5162 es especialmente a-decuado para aplicaciones de fundición ya que tie-ne buena resistencia a la abrasión y es capaz de so-portar la exposición frecuente a la arena y a losligantes químicos. Además de tener una excelenteestabilidad dimensional en uso prolongado.


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Fortress Interlocks suministra enclavamientoscon solenoide amGard a la gran empresa ale-mana ThyssenKrupp, para uso en su planta

de producción siderúrgica, situada en Duisburg, A-lemania. Los conmutadores de seguridad amGardAutoLok controlan el acceso al área de la planta denuevos hornos Schwelgern para la fundición delmineral de hierro. Estos modernos hornos, partede las instalaciones de KBS GmbH y su empresa a-sociada ThyssenKrupp Steel AG, que iniciaron suproducción en 2003, producen aproximadamente2,5 millones de toneladas al año.

El enclavamiento AutoLok es un producto de la ga-ma de conmutadores resistentes para puertas de

seguridad que ofrece amGard para uso industrial.Cuenta con una fuerte lengüeta de acero que man-tiene cerrada la puerta de acceso cuando las máqui-nas están funcionando. La lengüeta es operada pormedio de un sistema de solenoide situado en el in-terior de la unidad, y no se retira del enclavamientohasta que los operarios hayan detenido la máquinay haya pasado el tiempo de desaceleración necesa-rio, lo cual interrumpe los conductos del circuito deseguridad. Se activa el solenoide, que forma parteintegral del sistema, encendiéndose en la unidadun diodo luminoso amarillo para indicar que sepuede desactivar el actuador, y que el operario pue-de abrir la puerta de seguridad. Al retirar la lengüe-ta, se enciende un diodo luminoso rojo.

Un portavoz de ThyssenKrupp señaló lo siguiente:“Nuestra primera prioridad es proteger la seguri-dad de nuestros trabajadores. Al usar el sistemaamGard, se elimina el riesgo de que se produzca al-gún peligro por haberse cometido algún error, y esun alivio enorme saber que nuestros trabajadorescuentan con un sistema de seguridad para su pro-tección”. El sistema AutoLok es especialmente a-propiado para máquinas a las cuales es necesariotener acceso rápido y frecuente por medio de puer-tas de bisagra o corredizas. Incorpora un resistentemecanismo a prueba de manipulación que perma-nece intacto, aún en ambientes muy exigentes.Tanto el cabezal como la lengüeta pueden girar en90° a la vez, y la lengüeta tolera errores de alinea-miento de ± 12 mm. Los enclavamientos AutoLokson apropiados para funciones de alto riesgo, cate-goría 4.

ThyssenKrupp usa amGardpara proteger a sus trabajadores


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SOLUCIONES TECNO DISSENY PARA 25-500PIEZAS Y 500-5000. MATERIALES: ABS, PP,PA, POM, PMMA, …

Una vez más, Tecno Disseny aporta soluciones alas necesidades del mercado.

Los procesos de desarrollos propios TD25inyeccióny TD500inyección investigados durante largo tiem-po, culminan en una interesante oferta de nuevosservicios para obtener prototipos y preseries enbuen material.

La compañía ofrece la posibilidad de poder disponeren un corto plazo de tiempo (3-6 semanas) de pe-queñas y medianas cantidades de piezas construi-das en el material termoplástico final y realizadaspor inyección.

Este nuevo servicio de TecnoDisseny permite la validación, elanálisis y la homologación depiezas inyectadas en las mismascondiciones y materiales conque serán fabricadas en el mo-mento de su industrialización enserie.

Los procesos y servicios ofreci-dos permiten obtener de 25 a 500piezas y de 500 a 5.000 piezas a-proximadamente.

Cualquiera de los dos procesos,ofrecen la posibilidad de conju-

gar diferentes técnicas aplicadas a los moldes deinyección tradicionales, acelerando la entrega delproducto final.

Entre los diferentes procesos destacamos la inyec-ción de sobremoldeados, donde resalta una amplialista de posibilidades: insertos y estructuras metá-licas, diferentes materiales plásticos, componen-tes eléctricos, etc.

Otra posibilidad del proceso es el grabado de super-ficies para la obtención de una gama amplia de tex-turados en el producto final.

Con los procesos TD25inyección y TD500inyecciónse manifiesta una vez más la respuesta de TecnoDisseny ante una necesidad del mercado.

Tecno Disseny,preseries y prototiposen material final

La empresa C. & E. FEIN GmbH presenta su nuevoprograma de lijadoras de cinta para la industriade elaboración de metales bajo la marca GRIT by

FEIN: GRIT GI. A principios de 2006, ya se introdujo conéxito el concepto de lijadoras para artesanos y explota-ciones pequeñas GRIT GX. Los dos programas de lija-doras se han diseñado de forma modular, gracias a locual pueden reajustarse y ampliarse rápidamente. Elsistema modular es único en este sector y supone im-portantes ventajas: por un lado, el comercio especiali-zado necesita menos espacio de almacenamiento, ypor el otro, los usuarios se aprovechan de su gran fle-xibilidad. Además, reduce los costes de adquisición, yaque sólo se invierte en módulos que realmente se uti-lizarán. Esto hace que se diferencie claramente de lacompetencia. El programa de lijadoras de alta potenciadispone, gracias a la gran variedad de posibilidades decombinación, de una amplia gama de módulos sin i-gual. Asimismo, cumple con los requisitos más estric-tos de las empresas industriales para la fabricación enserie: en este caso, es posible tanto un proceso de lija-do económico como la reducción de los procesos detrabajo. Las nuevas máquinas también son muy po-tentes y fiables en el funcionamiento continuo.

Tanto si se trata de la construcción de aparatos y ma-quinaria, transformadores de acero fino, talleres demantenimiento o construcción naval – las empresasindustriales, gracias al sistema de lijadoras de cintamodulares de alta potencia, pueden cubrir toda la di-versidad del lijado de metales. Desde el lijado bastohasta el acabado, pasando por el lijado de desmonte,lijado cilíndrico, rectificado (interiormente), desbarba-do, biselado o rectificado plano, las máquinas lijadorasde cinta GRIT resultan adecuadas para cualquier tipode aplicación. Como maquinaria básica puede elegirseentre varias variantes en dos anchos de cinta. Los piesde la máquina pueden adquirirse opcionalmente conuna aspiración profesional. Las máquinas lijadoras de

cinta pueden ampliarse con módulos de lijado de ra-dios, lijado cilíndrico y de lijado de superficies planas.Con el módulo «unidad móvil de lijado» (Schleifmobil),la lijadora de cinta puede utilizarse para trabajar ensuelos – de este modo, por ejemplo, pueden quitarsesoldaduras del suelo cómoda y eficazmente.

Además, ciertas máquinas especiales independientestambién pertenecen al programa GI. Para piezas detrabajo pequeñas resulta muy adecuada la lijadora decinta GI 100 como máquina de mesa – por ejemplo,para el montaje de vehículos. Esta lijadora puede ad-quirirse con uno o dos grados de velocidad. Al igualque la lijadora cilíndrica Centerless para tubos y ladesbarbadora para desbarbar y pulir tubos, perfiles otubos cuadrados, que también puede utilizarse comomáquina de mesa.

Asimismo, la marca GRIT by FEIN suministra acceso-rios adecuados de alta calidad. La empresa filial FEINdanesa produce en serie un total de tres modelos deproductos para lijar en una de las instalaciones másmodernas. Las cintas de lija de GRIT destacan por su e-levada potencia abrasiva y la larga durabilidad supe-rior al promedio. En la serie A (rojo marrón), lo quemás destaca es la mejora en la calidad de la superficie.La serie Z (azul) dispone de resistentes granos abrasi-vos de corindón circón, que garantizan una elevadaduración de la herramienta. Para operaciones de lijadoextremas, como el recorte de materiales de resistenciaelevada, se ha desarrollado la serie R. La serie R se ca-racteriza por la multifijación adicional así como por u-na base de poliéster excepcionalmente estable para u-na máxima duración. Con estos materiales abrasivosde alta calidad y los accesorios, ofrece un completoprograma profesional para el procesamiento de meta-les y acero fino en un sólo paso.

GRIT complementa a la perfección el programa de pro-ductos FEIN actual en el segmento de mercado de losmetales.


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Lijado de gran potenciacon GRIT GI y GRIT GX


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España, Francia y Canadá, o lo que es lo mis-mo, las capitales de la industria del confor-mado y de la producción del aluminio prima-

rio, se han unido para organizar el mayor eventointernacional en torno a las aplicaciones del alu-minio y el desarrollo sostenible, el Congreso Tran-sAl 08.

La ciudad de Biarritz, situada en la costa vasca, a-cogerá del 22 al 25 de junio de 2008 este Congresofruto de la cooperación entre TECNALIA Corpora-ción Tecnológica (España), el Centro francés de De-sarrollo de las Industrias de Conformado de Mate-riales (CTIF, Francia) y el Centro de Investigación yde Desarrollo del Aluminio (CQRDA, Canadá).

Cada día se conocen nuevos datos sobre esta im-portante cita internacional, entre ellos, el nombredel que será el Presidente de Honor del congreso,M. Jean Roch Guiresse, director de la Escuela ESTIA(Ecole Supérieure des Technologies IndustriellesAvancées) de Bidart.

El congreso dará a conocer las últimas innovacionestecnológicas en este campo y las aplicaciones del a-luminio en distintos sectores, especialmente en au-tomoción, fundición, aeroespacial, construcción, e-nergía y medio ambiente.

Los asistentes tendrán la oportunidad de descubrirlas últimas innovaciones en el campo del conforma-do del aluminio.

Una treintena de conferencias ayudarán a tener unavisión global de la situación actual, de los conoci-

mientos existentes sobre el aluminio y su principaldesafío: el desarrollo sostenible.

TransAl 08 contará con un importante lugar de en-cuentros para el intercambio de experiencias entreempresas canadienses y europeas.

El evento acogerá también una Feria que se celebra-rá, en paralelo con las ponencias, en la Sala Atlanti-que del Casino Bellevue un espacio de 700 m2, conmás de medio centenar de stands y zonas específi-cas que permitirán la interacción necesaria para darlugar a la creación de nuevo proyectos de coopera-ción empresarial y que, sin la celebración de Tran-sAl, tendrían difícil su plasmación. Por otro lado, lasconferencias impartidas en Biarritz se complemen-tarán con visitas a empresas vascas y francesas.

Las ponencias técnicas mostrarán su interés por lasinnovaciones medioambientales en la elaboraciónprimaria y problemática del coste de la energía; el a-

Las aplicaciones industrialesdel aluminio y el desarrollosostenible, en TransAL 08


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de mercados y sectores económicos. Inmersa enun proceso de especialización tecnológica secto-rial, TECNALIA asiste anualmente a más de 3.500empresas con las que colabora en múltiples pro-yectos, a través de sus 28 sedes repartidas por todoel mundo. Participa además con éxito en diferen-tes programas del Plan de Ciencia, Tecnología e In-novación del Gobierno Vasco, del Plan Nacional deInvestigación Científica, Desarrollo e InnovaciónTecnológica y del VI Programa Marco Europeo.

CTIF (Francia)

El Centro de Desarrollo de las Industrias de Confor-mado de Materiales tiene como misión desde 1946 elapoyo y la innovación al sector de la fundición fran-cesa. CTIF aporta a los industriales soluciones a me-dida en áreas como innovación de productos, optimi-zación de procesos, asesoría técnica en materiales,formación personalizada y calidad medioambiental.

CQRDA (Canadá)

El Centro Quebequés de Investigación y de Desa-rrollo del Aluminio, se caracteriza por la transfe-rencia de tecnología innovadora y agrupa a empre-sas relacionadas con el aluminio, fabricantes,usuarios y universidades. Constituido en 1993, tie-ne como misión contribuir a mejorar la competiti-vidad del sector, mediante diversas iniciativas. En-tre ellas, el impulso de las investigaciones conresultados que se pueden transferir a la industria.

luminio en la construcción; su reciclabilidad; la valo-rización de sus residuos como la las virutas o polvosde fusión; la ligereza del aluminio y los transportes,su relación con las energías renovables, el Eco-dise-ño (automóvil), diseño y ergonomía de productos enaluminio o las nuevas tecnologías de conformado.

Eurofond

Las tres entidades organizadoras, TECNALIA, CTIFy CQRDA tienen una amplia experiencia en la rea-lización de iniciativas conjuntas en apoyo del sec-tor de la fundición a escala europea.

Entre ellas cabe destacar la organización del con-greso bienal Eurofond, que este año 2008 se simul-taneará con la celebración de TransAl.

Los tres centros de investigación han estado pre-sentes en la edición de la feria europea GIFA (Düs-seldorf), especializada en el sector de fundición,con un stand conjunto.

TECNALIA (España)

La Corporación Tecnológica TECNALIA es un agen-te de referencia en el mundo de la innovación tec-nológica a nivel internacional. Tiene como objetivocontribuir al desarrollo del entorno económico ysocial, mediante el desarrollo y la difusión de la In-vestigación. Está presente en diversos campos deinvestigación y aplicación y en un amplio abanico


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El programa

Dos personalidades, una europea y otra canadien-se, autoridades en sus respectivos campos, impar-tirán las conferencias plenarias sobre temas bási-cos del Congreso.

Una treintena de ponencias técnicas, seguidas deun amplio debate, se desarrollarán en paralelo entres salas. Los temas que se abordarán girarán entorno a los siguientes temas:

• Las innovaciones medioambientales en la elabo-ración primaria y problemática del coste de la e-nergía.

• El aluminio en la construcción: inalterabilidad,creatividad facilitada (forma y superficie), desa-rrollos en, por ejemplo, los marcos, …

• Reciclabilidad del aluminio (construcción, de-sensamblaje de automóvil y de avión…).

• Valorización de los residuos de aluminio (viru-tas, polvos de fusión, …)

• Ligereza del aluminio y transportes (cables del“A380”, barco de alta velocidad, tranvía,…).

• Aluminio y energías renovables (innovación enlos chasis de los paneles solares, …).

• Eco-diseño (automóvil,…), diseño, ergonomía deproductos en aluminio.

• Nuevas tecnologías de conformado (espumas dealuminio por vía líquida, etc).

Para clausurar el programa técnico se organizaráuna mesa redonda, dinamizada por los mejoresexpertos europeos y norteamericanos, que favore-cerá el intercambio de opiniones, la generación dedebates y el resumen de las conclusiones de lo de-sarrollado en las sesiones técnicas.

Los orígenes de TransAL 08

La primera edición del Congreso se celebró en oc-tubre de 1999 en Jonquière (Québec) sobre el tema“El aluminio líquido y su conformado”. Nacido dela voluntad de dos centros de investigación sobrelos materiales metálicos, uno francés, CTIF, y el se-gundo quebequés, CQRDA, el Congreso TransAlpermite a los dos Centros conjuntar sus fuerzas y“saber hacer” para organizar, cada tres años, uncongreso internacional y francófono.

Lyon (Francia) acoge el segundo Congreso TransAL.Su foco de atención fue el aluminio y su conforma-do en caliente. Moldeo y forja.

Para su tercera edición, celebrada en Trois Riviè-res, en Québec, en junio del 2005, el tema centralfue el del «Aluminio en el transporte y la construc-ción».

Para cada edición, las ponencias reunieron a cercade 400 participantes procedentes, principalmente,de Europa y América del Norte.

La madurez

La edición de 2008 contará con 350 participantes,de los que un tercio serán quebequeses. Los deba-tes se centrarán en «El aluminio y el desarrollo sos-tenible», dado que el aluminio es un metal fácil dereciclar.

TransAl 2008 integrará también otras dos manifes-taciones: reunirá a la vez el congreso Eurofond, co-organizado por TECNALIA-Fundición y CTIF, quese celebra cada dos años, alternativamente enFrancia y España, y las Jornadas de la Fundición,coorganizadas cada año por ATF (Asociación Téc-nica de Fundición francesa) y CTIF.

Biarritz, la confluencia de Francia y España

Después de Jonquière (Québec), Lyon (Francia),Trois Rivières (Québec), será Biarritz, ciudad balne-aria y tradicionalmente pesquera de la costa vasca,la que acoja la celebración del próximo CongresoTransAl 2008.

En Biarritz se desarrollará la mayor parte del Con-greso, por ser un lugar privilegiado que se benefi-cia de una ubicación geográfica excepcional.

Posee espacios para la celebración de congresos enlugares excepcionales, frente al mar, en edificioscon auténtico encanto, instalaciones históricas ex-cepcionales dotadas de altas prestaciones y me-dios.

El congreso TransAl 2008 se celebrará en dos de es-tos lugares de prestigio. Las ponencias plenarias,una parte de las sesiones técnicas y la Feria ten-drán lugar en el Casino Bellevue. El resto de ponen-cias se celebrará en las salas Rhune. Un servicio detraducción simultánea permitirá seguir las ponen-cias sin dificultad en francés, castellano e inglés.

RESUMEN

Se revisa el criterio clásico para el diseño de espe-sores y soleras refractarias a través de los conoci-dos mapas de elección y selección de materiales. Asu vez, se propone un nuevo criterio para determi-nación de espesores basado en la corrosión contro-lada de los materiales.

Palabras clave: Diseño, Refractarios, Corrosión.

1. INTRODUCCIÓN

La mejor selección de materiales para una deter-minada aplicación se ha de realizar con el asesora-miento de una persona con dilatada experienciaen el área. Por el momento, no existe en el merca-do ningún programa de ordenador (sistema exper-to) que pueda combinar la experiencia del ingenie-ro con una importante base de datos para metales,cerámicos, polímeros y compuestos.

En general, el proceso de elección y selección demateriales para una determinada aplicación cons-ta de cinco etapas:

Primera Etapa: Identificar el objetivo del diseño yconcretar las posibles restricciones que tengan querealizarse.

Segunda Etapa: Obtener una expresión que permi-ta identificar las propiedades que se quieran opti-mizar (maximizar o minimizar).

Tercera Etapa: Utilizar las propiedades que se mues-

tran en las bases de datos disponibles y seleccionaruna lista de materiales que permitan alcanzar losobjetivos identificados en el apartado segundo.

Cuarta Etapa: Comparar los materiales selecciona-dos teniendo presente la cantidad, tamaño, formao acabados disponibles en el mercado, así como lasposibilidades de reciclado o los costes derivadosdel almacenamiento por su posible carácter biotó-xico.

Quinta Etapa: Finalmente, se elige el material pre-ferido en función de su coste.

Para seleccionar el material se puede usar el méto-do de “tratamiento sucesivo”. Consiste en agruparlos materiales en varios conjuntos en función delos objetivos específicos de diseño, de manera quese elige el material que aparezca en un númeromayor de conjuntos.

Para el caso que se está estudiando, el objetivo se-ría optimizar la resistencia agrupando los materia-les según:

— Mínimo peso.

— Mínima corrosión.

— Mejor comportamiento a la fatiga térmica.

— Mínimo coste.

Se selecciona el material que aparezca en un ma-yor número de estos cuatro grupos.

Cuantos más grupos se hagan y cuanto más res-trictivos sean éstos, el método será más preciso.


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Criterios para el diseño derevestimientos que contactan confluidos a elevadas temperaturasPPoorr MMiigguueell ÁÁnnggeell BBaarrbbééss FFeerrnnáánnddeezz;; ÉÉrriikkaa MMaarriinnaass GGaarrccííaa;; MMaarrííaa FFlloorreennttiinnaaBBaarrbbééss FFeerrnnáánnddeezz;; ÁÁnnggeell AAllffoonnssoo FFeerrnnáánnddeezz yy LLuuiiss FFeelliippee VVeerrddeejjaa GGoonnzzáálleezz..UUnniivveerrssiiddaadd ddee OOvviieeddoo.. EETTSSIIMM ddee OOvviieeddoo.. GGrruuppoo ddee IInnvveessttiiggaacciióónn SSIIDD--MMEETT--MMAATT

w es el espesor de la pared refractaria.

t es el tiempo.

Tf es la temperatura en régimen estacionario en laintercara del fluido caliente.

TO es la temperatura del medio ambiente.

La suma de las ecuaciones [1] y [2] es:

[3]

JT, representa la energía total por unidad de super-ficie que puede disipar el revestimiento refractario(ecuación objetivo para el diseño de los materia-les). El mínimo de energía se obtendría igualando acero la derivada de JT con respecto al espesor (w) enla ecuación [3]. Como resultado de la operación an-terior se obtendría el espesor óptimo de los revesti-mientos que se identificaría con la igualdad:

[4]

Una expresión idéntica a la [4], se obtiene asu-miendo que el espesor óptimo de la mamposteríarefractaria sería aquel que se obtendría como con-secuencia de la identificación de JQ,a (ecuación [1])con JQ,c (ecuación [2]):

y, por la tanto,

Por otra parte, sustituyendo el resultado de la e-cuación [4] en la [3], se alcanza la siguiente expre-sión para el calor total por unidad de superficie (JT):

[5]

De acuerdo con el criterio de diseño clásico de es-pesores (mínima pérdida de energía), se debería e-legir una disposición de materiales que haga quelos valores de JT de la ecuación [5] sean mínimos.Para ello se buscará seleccionar el material más a-decuado de entre todos aquellos que alcancen unvalor máximo de IT (índice térmico del material):

[6]

Teniendo presente que la difusividad térmica (a) esigual:

[7]

Sustituyendo el valor del calor específico por uni-

Sin embargo, podría ocurrir que no hubiera ningúnmaterial que cumpliese todas las condiciones. Portanto, habrá que alcanzar una situación de com-promiso.

Una alternativa al “tratamiento sucesivo” sería a-tribuir distintos “factores de peso” para cada unade las propiedades intrínsecas objeto del diseño.Se puede recurrir a algún algoritmo (utilizando porejemplo un programa de ordenador), que facilite laelección final del material (aquel que alcance lamáxima puntuación) en función de tres o más pro-piedades seleccionadas. Estas propiedades se pon-deran con un “factor de peso” en función de la im-portancia que se tengan (1 a 4).

2. DISEÑO CLÁSICO DE ESPESORES

El problema que se plantea a los ingenieros cerá-micos para determinar el espesor del conjunto demateriales más adecuados para la construcción deparedes y soleras de hornos, ha sido tradicional-mente abordado a través del análisis de las pérdi-das de energía de los revestimientos (5).

A lo largo del tiempo de operación de un horno, sehan de considerar dos términos energéticos: acu-mulación de calor (JQ,a) y pérdidas de energía porconducción (JQ,c). El término JQ,c hace referencia ala energía por unidad de superficie que se disipa almedio ambiente en cualquier instante del proceso,mientras que el término JQ,a está relacionado conla acumulación de calor por la mampostería re-fractaria. En procesos continuos de larga duración,la influencia de JQ,a frente a JQ,c puede considerarsecomo despreciable. Sin embargo, en tratamientosdiscontinuos de corta duración el peso de los tér-minos de acumulación y de conducción vienen aser equivalentes.

Por un lado, la acumulación de calor por unidad deárea se identifica con la expresión:

[1]

Por otra parte, las pérdidas de energía por conduc-ción son:

[2]

donde,

cp es el calor específico a presión constante.

ρc es la densidad global.

λ es la conductividad térmica.


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dad de volumen a presión constante del materialde la ecuación [7] en la [6]:

[8]

Aplicando logaritmos a la ecuación [8], Figura 1:

[9]

La ecuación de la recta desarrollada por la expre-sión [9], Figura 1, representa el lugar geométrico detodos aquellos materiales que alcanzan un mismovalor para IT.

3. NUEVOS CRITERIOS DE DISEÑO

Todos los fundamentos y propiedades que a día dehoy se precisan para el diseño de revestimientosde hornos han sido considerados de forma resumi-da a lo largo de los dos primeros capítulos del tra-bajo.

Ahora ha llegado el momento de preguntarse, cuáles el criterio que hay que manejar cuando el espesordel revestimiento varía con el tiempo debido a la in-teracción química de los fluidos con los materiales.El criterio clásico que hasta ahora se ha venido utili-zando en la elección y selección de materiales quecontactan con fluidos corrosivos ha sido el de en-contrar un material, generalmente utilizando prue-bas de corrosión a escala de laboratorio, que puedagarantizar idealmente la nula corrosión de los re-vestimientos. La elección final se concreta en aquelmaterial capaz de manifestar un mínimo desgaste

frente a los fluidos corrosivos, (6) y (7). En la mayoríade los casos no es posible trabajar con propuestasde desgaste cero. Por esta causa, el espesor final delos revestimientos no ha de ser inferior a un valorde seguridad (normalmente, comprendido entre40% y 50% del espesor inicial) que garantice la au-sencia de perforaciones en la instalación.

No obstante, se puede uno preguntar qué podría ocu-rrir si el fluido corrosivo ataca de forma controlada; osi durante el transcurso del proceso de ataque se ma-nifiesta una paulatina disminución de la velocidadde corrosión, llegando incluso a paralizarse el des-gaste del refractario. Para responder a estos interro-gantes, se debería afrontar el proceso de desgastequímico (controlado por la difusión o por la propia re-acción química) no como un fenómeno perjudicialpara el proceso, sino como una herramienta de utili-dad para el incremento de la productividad de la ins-talación, así como para el diseño de espesores.

Si, para un conjunto formado por el fluido corrosi-vo y el material del revestimiento, se ha podido te-ner conocimiento de cómo puede evolucionar lavelocidad de corrosión del refractario con el tiem-po que permanecen en contacto con el medio agre-sivo, surge un nuevo criterio para el diseño de es-pesores apoyado en el incremento del volumen útilde la instalación consecuencia de la degradaciónde la estructura refractaria.

Efectivamente, durante el proceso de corrosión con-trolada de la solera de un horno, conforme progresael desgaste, el volumen útil de la instalación y la ca-pacidad de producción aumentan. Si se atribuye un

coste específico a la unidad demateria producida (Ce

fundido) sepuede obtener, a partir de ladisminución del espesor (∆w)el correspondiente incremen-to de la producción por unidadde superficie y finalmente, lavaloración en euros del au-mento de la productividad porunidad de área del revesti-miento. Por otra parte, la pér-dida de calor a través de lasparedes por unidad de área sepuede transformar en un cos-


28

Figura 1. Mapa de conductividad - difu-sividad térmica para el diseño y selec-ción de materiales.

te por unidad de superficie, cuando sedispone de la valoración del precio de laenergía (calor) disipada (Euros/GJ) por lainstalación (Ce

energía).

Se propone, por lo tanto, un novedosocriterio para el diseño de mamposteríasen aquellos equipos que trabajan confluidos corrosivos a elevadas tempera-turas, apoyado tanto por la valoraciónde las pérdidas de calor como por el au-mento de la productividad de la instala-ción. La valoración de las pérdidas decalor por unidad de área se puede obte-ner a partir de la siguiente expresión:

en Euros m–2

[10]

donde,

wO es el espesor inicial de refractario

vcorr es la velocidad de corrosión linealdel refractario

Por otra parte, las utilidades genera-das como consecuencia del incremen-to de la producción se podrían obtenera través de la siguiente igualdad:

Tabla I. Condiciones operativas del material re-fractario (similares a las que se podían produ-cir en el fondo del crisol del alto horno refrigera-do con agua, (8)).

IV. CONCLUSIONES

La corrosión controlada de los revestimientos re-fractarios en contacto con fluidos corrosivos, po-dría dejar de convertirse en un molesto inconve-niente de numerosas operaciones y procesosmetalúrgicos, para situarse como una alternativapara aumentar las expectativas futuras de produc-tividad de las instalaciones, así como en una he-rramienta básica para determinar los espesores deparedes y soleras refractarias.

Frente al diseño clásico de espesores, se proponeun nuevo criterio cuyo fundamento radica en iden-tificar el coste económico de la acumulación y pér-didas de calor por unidad de superficie, con el pro-vocado por el aumento de la productividad de lainstalación, consecuencia de la corrosión controla-da de la mampostería refractaria.

AGRADECIMIENTOS

Los autores del trabajo quieren agradecer al Ministe-rio de Educación y Ciencia-España (MEC): MAT2003-00502, al Ministerio de Asuntos Exteriores y Coope-ración (MAEC): MAEC-AECI-B/1629/04; B/2884/05;B/5814/06, al Grupo Saint-Gobain C.R.E.E.-CavaillonCedex-Francia y al I+D+I de Arcelor-Mittal de Avilés,la ayuda y colaboración facilitada para la realizacióndel trabajo.

BIBLIOGRAFÍA

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4. Pero-Sanz, J. A. (2006): Ciencia e Ingeniería de Materiales. Es-tructura, transformaciones, propiedades y selección. Dos-sat-2000, 5ª edición, Madrid.

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8. Sancho, J. P.; Verdeja, L. F. y Ballester, A. (2000): MetalurgiaExtractiva: Procesos de obtención, Síntesis, Madrid pp. 55-70.


30

en Euros·m–2

[11]

El diseño óptimo del espesor sería aquel para el cual,a lo largo de toda la vida operativa de la instalación,los valores resultantes de la ecuación [11] se puedanidentificar con los correspondientes a la ecuación[10], a los cuales se tendría que sumar los de la acu-mulación de calor en el revestimiento (JQ,a Ce

energía).

Cuando las variables operativas de una instalaciónson las que se muestran en la Tabla I, a través de laTabla II, se describe la valoración de la acumula-ción y pérdida de energía a través de la unidad desuperficie, así como la correspondiente estimacióneconómica derivada del aumento de la productivi-dad, en función del tiempo de operación (8).

Aunque es muy difícil que, a lo largo de la vida o-perativa de la instalación, para cada uno de lostiempos se pueda verificar la igualdad:

[12]

La condición suficiente para calcular el espesor delrevestimiento, sería aquella para la cual, los valo-res de ∆Pcorr de la ecuación [12] se viesen compen-sados a lo largo de la vida operativa, aunque exis-tiera algún intervalo de tiempo donde:

Tabla II. Valoración de las pérdidas de energía, acumulación deenergía y aumento de la productividad en función del tiempo deoperación, para un revestimiento refractario en contacto con elfluido corrosivo bajo las condiciones indicadas por la Tabla I.

INTRODUCCIÓN:

Nuestra propuesta presenta nuevos métodos de tra-bajo en la fundición, que por su simplificación pro-cesual, adaptación al desarrollo tecnológico, aporta-ción de nuevos materiales combinados, y sobre todo,la calidad en el resultado de las piezas, en nuestrocaso escultóricas, suponen un avance en este cam-po.

La historia del hombre ha ido inevitablemente liga-da a la técnica. Desde su origen, ha utilizado los e-lementos disponibles a su alrededor, como ha sidoel caso de los metales.

Es necesario pensar en estos primeros pasos, paraentender el desarrollo y aportación que la fundicióncontemporánea hace al proceso de la fundición a lacera perdida. Hoy surgen nuevos materiales comoalternativa, que no desplazan a esta técnica tradi-cional, sino que la toman como base para el desa-rrollo de los actuales.

Esta alternativa que proponemos, desarrollada porla práctica directa, materializa posibilidades técni-cas y procesuales que aportan calidad e inmedia-tez respecto a los procesos tradicionales.

La industria de los últimos siglos, adaptándose al a-vance actual, desarrolla una metalurgia activa, conla incorporación de nuevos productos que mejoranlos sistemas de producción. Nuestra tarea pues, esofrecer las claves de tres materiales relativamentenuevos, que apoyándose en la fundición tradicional,son compatibles y se unen en un mismo método.

Los tres materiales que utilizamos en nuestra pro-puesta son los siguientes:

El Poliestireno Expandido, un material de carácterefímero, termoplástico y con escasa historia artísti-ca, lo incorporamos al ámbito de la fundición artís-tica desde sus inicios como modelo de fundición.Surge con la patente presentada por H.F. Shroyeren 1958 en el Instituto Tecnológico de Massachus-set.

La cascarilla cerámica, un método alternativo quese adapta a los nuevos materiales de moldeo y latecnología actual, simplificando y mejorando elproceso de fundición.

La pintura refractaria que se aplica en la industria,normalmente sobre moldes de fundición. Nosotrosla proponemos directamente sobre los modelos depoliestireno expandido, que actúa de barrera físicay química.

1. METODOLOGÍA

Origen de los métodos de trabajo:

Estos nuevos procesos tienen su punto de arran-que en los inicios en la metalurgia: la técnica defundición a la cera perdida y los primeros moldesde fundición por revestimiento cerámico.

El método consiste en hacer operativos estos siste-mas tradicionales, adaptándolos a los nuevos ma-teriales, es decir:


32

Fundición de piezas escultóricascon moldeo en cascarilla cerámicautilizando modelos perdidosy pinturas refractariasPPoorr SSoorrrroocchhee CCrruuzz,, AA..;; LLoozzaannoo RRooddrríígguueezz,, II..;; DDuurráánn SSuuáárreezz,, JJ.. AA.. yy PPeerraallbboo CCaannoo,, RR..DDeeppaarrttaammeennttoo ddee EEssccuullttuurraa.. UUnniivveerrssiiddaadd ddee GGrraannaaddaa

Es en la II Guerra Mundial cuando aparece el inte-rés por los plásticos, promovido por numerosas in-vestigaciones de empresas americanas, como unmaterial aislante de gran resistencia al choque. Es-tá formado por un 2% de materia y un 98% de aire ypresenta unas excelentes propiedades para usarseen fundición.

Sus propiedades más características vienen dadaspor la Asociación Nacional de Poliestireno Expan-dido (ANAPE):

• 100% reciclable.

• Resistente al envejecimiento.

• Aislante térmico frente al calor y frío.

• Ofrece versatilidad y facilidad de conformado tan-to con máquinas de corte por hilo caliente comocon herramientas manuales, así como compatibi-lidad con adhesivos.

• Resistente a la humedad, no es higroscópico.

• Resistencia mecánica y amortiguación de impac-tos.

• Carácter higiénico, no enmohece ni se descom-pone.

• Muestra estabilidad dimensional frente a cam-bios de temperatura.

• Con gran ligereza, aspecto fundamental comomodelo de fundición.

• Su carácter gasificable Expuesto a temperaturassuperiores a 80ºC se contrae y desaparece con laentrada del metal fundido, de ahí la inmediatez einnovación del procedimiento: colada en moldelleno, ya que no requiere evacuación ni horneoprevio del modelo.

2.2 LA CASCARILLA CERÁMICA

Surge con los primeros moldes de fundición pro re-vestimiento cerámico sobre modelos de cera. En es-tos primeros descubrimientos (Gussagge. Edad delHierro) encontramos los modelos recubiertos convarias capas de tierra humedecida mezclada con fi-bras, pelos… formando el conjunto del molde.

Actualmente, ese revestimiento ha evolucionadoparalelamente a la aparición de nuevos materiales,en EE.UU en la industria dental de los años 30 y enla industria aeronaútica en los 40.

Posteriormente llega a Europa tras la II GuerraMundial, incorporándose al ámbito de la fundiciónartística gracias a David Reid.

Sustituir la cera por el Poliestireno expandido.

Hacer compatible la cascarilla cerámica con la pin-tura refractaria aplicada al modelo.

Con todo ello, proponemos la combinación de ma-teriales: el PE y la pintura refractaria, y en nuestrocaso, con moldeo a la cascarilla cerámica.

2. MATERIALES NUEVOS: antecedentes

2.1 EL POLIESTIRENO EXPANDIDO

Su origen lo encontramos hace 3.000 años AC, en u-na sustancia que los egipcios utilizaban para embal-samar a los cadáveres y preservarlos en el más allá;la resina de un árbol oriental, el ámbar líquido.

Posteriormente en 1870 científicos ingleses destila-ran la resina de ámbar líquido para obtener final-mente Styrax, un fluido del que años después cien-tíficos franceses consiguieron aislar la molécula deestireno, antecedente directo del PE.


33

Figura 1. Poliestireno Expandido.

En 1925 varios químicos alemanes logran ensam-blar moléculas de estireno en un proceso que lla-maron polimeración y al polímero resultante sellamó poliestireno.

El Dr. Stastny realiza la primera expansión de PEestableciendo las bases de la nueva industria. Du-rante estos primeros años se sometió a pruebas yverificaciones para comprobar las propiedades delmaterial.

En esta técnica de fundición por revestimiento, elmodelo que tradicionalmente era de cera, se susti-tuye por PE. En su proceso de elaboración, es su-mergido repetidas veces en una barbotina cerámicacompuesta por un aglutinante (sílice coloidal), queda cohesión y plasticidad, y un refractario (molo-quita).

Tras cada baño cerámico la pieza se estuca con mo-loquita de distintas granulometrías. Es durante elproceso de cocción cuando el molde de cascarillaadquiere ese carácter cerámico y lo hace resistentea la colada.

Esta técnica de moldeo presenta tres importantesventajas para la fundición artística:

Su alta calidad de registro, justificada en las carac-terísticas de los materiales y su aplicación por ca-

pas, dentro de las técnicas de fundición de preci-sión.

Notable la ligereza del molde respecto a sistemastradicionales aplicados a la cera.

Permeabilidad y porosidad de los materiales quepermiten suprimir los respiraderos, lo que conllevaun menor retoque final de la pieza.

2.3 PINTURAS REFRACTARIAS

Aportamos este material para facilitar la separa-ción entre el modelo y el molde. Ello supone un as-pecto importante de nuestra propuesta.

La pintura está compuesta de un material refracta-rio y un aglutinante al agua, que permite que actúede barrera física y química entre el material delmolde y el metal fundido, evitando así la oxidaciónproducida por el contacto directo.


34

Figura 2. Barbotina cerámica.

Figura 3. Moloquita, grano fino.

Figura 4. Modelo con pintura refractaria.

Lo incorporamos a la fundición artística por suspropiedades y ventajas en la obtención de piezasescultóricas.

Hemos comprobado su compatibilidad con el mo-delo y diversos tipos de adhesivos utilizados sobreél, así como con el moldeo de cascarilla cerámica.

Presenta un alto índice de refractariedad para so-portar las altas temperaturas, permeabilidad y re-sistencia suficiente para permanecer estable du-rante todo el proceso de fundición.

En nuestra propuesta la pintura refractaria es apli-cada directamente sobre el modelo de P:E, con elloconseguimos facilidad de desmoldeo y una mejora

bles. Destaca así mismo, su ligereza y facilidad enla construcción de modelos.

La cascarilla cerámica aumenta la ligereza del con-junto y nos permite controlar el estado de la piezadurante todo el proceso, dada su aplicación por ca-pas. La precisión conseguida mejora a los sistemastradicionales.

del registro superficial, que favorece, aun más, elsistema de moldeo de la cascarilla.

4. NUESTRA PROPUESTA

Como resultado de la gran cantidad de pruebas ex-perimentales realizadas, proponemos una nuevatécnica de moldeo;” Fundición de modelos de PEcon moldes de cascarilla cerámica y uso de pintu-ras refractarias”.

Esta experimentación gracias a la compatibilidadde tres materiales: el PE, la cascarilla cerámica y lapintura refractaria, permite un proceso simplifica-do con posibilidad de abrir nuevas parcelas expre-sivas.

Presentamos a continuación un resumen de las i-mágenes que constituyen el proceso:


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Figura 10. Vertido del metal.

Figura 11. Desmoldeo de la pieza.

Figura 5. Pieza en Poliestirenocon interacción de metal.

Figura 7. Baño cerámico y es-tucado.

Figura 9. Cocción del molde.Alcance del estado cerámico.

Figura 6. Pieza con aplicaciónde pintura refractaria.

5. RESULTADOS

Consideramos necesario subrayar aspectos de lostres materiales que han hecho posible desarrollaruna técnica concreta.

La utilización del PE se puede sintetizar en la inme-diatez que supone no tener que eliminarlo previa-mente a la colada, dadas sus propiedades gasifica-

Las pinturas refractarias, estables durante el pro-ceso, no sólo permiten su compatibilidad con los o-tros dos materiales, sino que simplifica aún másdel proceso, aportando facilidad de desmoldeo ycalidad superficial en la pieza definitiva.

6. BIBLIOGRAFÍA

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TARTERA, J. “Visión no convencional del moldeo de aleacio-nes de aluminio” (y parte II) Fundidores nº 144, Octubre2007 p 44-47.

AGRADECIMIENTOS

Este trabajo de investigación se enmarca dentro delas directrices de actuación del Grupo de Investiga-ción HUM 629 de la Dirección General de Universi-dades e Investigación de la Junta de Andalucía sinel cual no habría sido posible, así como Proyecto deInvestigación MAT2006-0038, financiado por el MI-NISTERIO DE EDUCACIÓN Y CIENCIA.


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Figura 12. Obra en metal fundido.


37

Se describen las recomendaciones a tener en cuen-ta para la recogida y preparación de las muestrasde arenas de moldeo en verde y los principales fac-tores que influyen en la Eficiencia o Rendimientodel procesado de dichas arenas.

A través de la construcción de gráficos como losque se indican en este trabajo, se puede observar eldesarrollo de la Resistencia a la Compresión enVerde y del porcentaje de Humedad por cada 1% deAglutinante Disponible, en función del porcentajede Aglutinante Latente (este como medida de la E-ficiencia del procesado).

Cada fundición debe realizar sus propios gráficos,para deducir a través de los mismos, estas propie-dades desarrolladas en su sistema de arenas demoldeo en verde.

El desarrollo del poder aglutinante en las arenas demoldeo en verde, está estrechamente relacionadocon la Eficiencia del procesado de la arena de mol-deo en verde, expresada esta Eficiencia o Rendi-miento, como el porcentaje de Aglutinante Latentecontenido en la arena de moldeo, y que se obtienemediante ensayos de empleo común en el controlde estas arenas de moldeo en verde, como son:

— Porcentaje de Humedad.

— Porcentaje de Compactabilidad.

— Resistencia a la Compresión en Verde.

RECOGIDA Y PREPARACIÓNDE LAS MUESTRAS

Al objeto de mejorar la fiabilidad y regularidad de

los ensayos, se deben observar las siguientes con-sideraciones en la recogida de las muestras:

Las muestras para el control de la arena de mol-deo, deberán ser recogidas siempre en un mismolugar, y preferiblemente cuando la arena entra enla caja de moldeo o a la entrada de la tolva que ali-menta a la máquina de moldeo o bien en algúnpunto lo más cercano posible a dicha tolva, lo cualasegura que cada muestra representa en lo posi-ble a la arena con la cual se ha preparado real-mente el molde.

La cantidad de muestra debería ser de aprox. 4/5Kgrs e introducida en un recipiente con un buencierre, para ser trasladada al Laboratorio.

Si la arena de moldeo está a una temperatura > 40ºC (105 ºF) y en especial cuando esta temperatura es> 49 ºC (120 ºF), se obtiene el hecho de que debido ala mayor tensión del vapor de agua en estas arenasde moldeo, cuando son introducidas en un recipien-te cerrado, el agua emigra de la bentonita y se depo-sita sobre la parte exterior de la masa de arena.

Con esto se obtiene una reducción del porcentajede Compactabilidad, aún cuando el porcentaje deHumedad en la muestra de arena no varía. Este fe-nómeno se acentúa a medida que aumenta eltiempo entre la introducción de la muestra en elrecipiente y la realización de los ensayos, y con elaumento de la temperatura de la muestra.

Por ello, la realización de los ensayos en un mismoLaboratorio, se debería realizar lo antes posible y

Influencia de la eficiencia del procesadode la arena de moldeo en verdeen el desarrollo de su poder aglutinantey humedad

JJ.. EExxppóóssiittoo.. EExx DDiirreeccttoorr TTééccnniiccoo jjuubbiillaaddoo ddee LLaavviioossaa--PPrroommaassaa


38

clador / malaxador y/o aumentando los tiempos depermanencia en el mezclador / malaxador desdeque se adiciona el agua hasta la descarga de la arena.

La bentonita “quemada” no da resistencias en ver-de, pero absorbe agua. Este valor de AglutinanteDisponible se determina por medio de la Resisten-cia a la Compresión y el porcentaje de Humedad.

DETERMINACIÓN DEL AGLUTINANTEDISPONIBLE

Porcentaje de Aglutinante Disponible, cuando laResistencia a la Compresión en Verde se expresaen gr/cm2.

= (1,316 . % Humedad) + (0,001495 . R.C. Verde engr/cm2)

Cuando la Resistencia a la Compresión en Verde seexpresa en N/cm2.

= (1,316 . % Humedad) + (0,1523 . R.C. Verde en N/cm2)

Cuando la Resistencia a la Compresión en Verde seexpresa en psi.

= (1,316 . % Humedad) + (0,105 . R.C. en Verde en psi)

1 N/cm2 = 102,04 grs/cm2 1 psi = 0,689 N/cm2

1 gr/cm2 = 0,0098 N/cm2 1 N/cm2 = 1,45 psi

1 psi = 70,30 gr/cm2

AGLUTINANTE TRABAJADO

Es este el aglutinante que realmente está producien-do Resistencias debido a la aglutinación de los gra-nos de arena en las mezclas de arenas de moldeo.

Este valor da una estimación del nivel de absorben-tes de agua, en la mezcla de arena equivalente a esemismo nivel de bentonita activa, si en la arena demoldeo sólo estuviera presente la bentonita que es-tá realmente aglutinando los granos de arena en laarena de moldeo.

Altas cantidades de Aglutinante Trabajado, indicanun empleo más eficiente de la bentonita contenidaen las arenas de moldeo. Este valor se obtiene pormedio de la Resistencia a la Compresión en Verde yel porcentaje de Compactabilidad.

DETERMINACIÓN DEL AGLUTINANTETRABAJADO

Porcentaje de Aglutinante Trabajado, cuando la Resis-tencia a la Compresión en Verde se expresa en gr/cm2.

con un retraso no superior a 1 hora entre la recogi-da de la muestra y la realización de los mismos.

Antes de proceder a la realización de los ensayos (aexcepción del porcentaje de Compactabilidad, elcual será realizado sobre la muestra antes de ser ta-mizada), la muestra de arena debe ser tamizada através de un tamiz de entre 4 a 5 mm de luz de ma-lla, forzando suavemente con la mano a pasar la a-rena a través de dicho tamiz, y proceder con esta a-rena tamizada a realizar los ensayos pertinentes.

El pasar la arena por el tamiz, también nos permiteel observar si la arena contiene elementos extra-ños, tales como residuos metálicos, de granalla, demachos, escorias, etc. en cantidad tal que puedaservir de alarma, en cuanto a posibles problemasen los electroimanes, tamices, etc.

Aún cuando es obvio, una buena y fiable informa-ción de la regularidad de las características de la a-rena de moldeo, sólo se obtiene, si los métodosempleados y los aparatos de ensayo, son adecua-damente mantenidos y comprobados y los tubosempleados para la confección de las probetas es-tén perfectamente pulidos y siliconados.

Cuando se desee comparar las características delas arenas de moldeo entre dos diferentes Labora-torios, se recomienda tener en cuenta lo siguiente:Las comparaciones se deben hacer al menos des-pués de un tiempo suficiente para que las muestrasde arena a ensayar entre ambos Laboratorios esténa la temperatura ambiente de cada Laboratorio, y a-demás que los ensayos comparativos sean realiza-dos simultáneamente en ambos Laboratorios.

DETERMINACIÓN DEL AGLUTINANTEDISPONIBLE, TRABAJADO Y LATENTE

AGLUTINANTE DISPONIBLE

El mismo nos indica la cantidad de materiales ab-sorbentes de agua contenidos en la arena del siste-ma, incluyendo la bentonita total (activa, latente yquemada) más los aditivos equivalentes a ese mis-mo nivel de bentonita activa – si en la mezcla de a-rena sólo estuviera presente esta bentonita. Noobstante, esto no significa que el resultado obteni-do de bentonita activa por el método de Azul deMetileno, debería ser el mismo que el obtenido co-mo Aglutinante Disponible.

La bentonita latente puede ser “activada” con princi-palmente más entrada de energía mecánica al mez-


39

= (0,217 . R.Compresión en Verde) / 132,10 - % deCompactabilidad.

Cuando la Resistencia a la Compresión en Verde seexpresa en N/cm2.

= (22,17 . R. Compresión en Verde) / 132,10 - % deCompactabilidad.

Cuando la Resistencia a la Compresión en Verde seexpresa en psi.

= (15,28 . R. Compresión en Verde) / 132,10 - % deCompactabilidad

EFICIENCIA O RENDIMIENTO DE PROCESADO

= % Aglutinante Trabajado . 100 / % AglutinanteDisponible

PORCENTAJE DE AGLUTINANTE LATENTE

= (% Aglutinante Disponible - % Aglutinante Traba-jado) . 100 / % Aglutinante Disponible

ó

100 - % Eficiencia o Rendimiento de procesado

A igual porcentaje de Aglutinante Latente en un sis-tema de arenas de moldeo en verde, las Resistenciasen Verde, varían en función del porcentaje de Com-pactabilidad, y es por esto que cuando se deseencomparar los valores de Resistencias en Verde a unmismo porcentaje de Aglutinante Latente, es nece-sario hacer las comparaciones a un determinadoporcentaje de Compactabilidad + /– 2 puntos.

Una reducción o un aumento del 1% en el conteni-do en Aglutinante Latente, supone aprox. tambiénun aumento o una reducción del 1,4 +/– 0,2% en laResistencia a la Compresión en Verde.

PRINCIPALES FACTORES QUE AFECTANA LA EFICIENCIA O RENDIMIENTODEL PROCESADO

El contenido en Aglutinante Latente, depende de laEficiencia o Rendimiento del procesado de la arena

GRAFICO Nº 1Se corresponde a una arena de moldeo con porcentajes de Compactabilidad de 32 +/– 2 puntos, con un contenido en Bentonita Activapor Azul de Metileno de 8 a 9%, y una arena base de sílice de Índice de Finura AFS de 65/70 y de forma de grano subangular.El mezclador / malaxador es del tipo discontinuo de turbinas de alta intensidad.


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nado de “activación”; % de Humedad y tempe-ratura de la arena vieja de retorno que alimentaa los mezcladores / malaxadores.

a) El tiempo mínimo recomendable transcurri-do en la tolva/s de la arena de retorno es de2 horas y preferiblemente de 3 horas.

b) El % de Humedad debe ser la máxima posiblecompatible con la ausencia de problemas deatascos o cegamientos en los elementos delsistema de arenas, tales como, elevadores,tamices, etc.

Típicamente y según la composición de la a-rena de moldeo, este porcentaje de Hume-dad puede ser del 1,7 al 2,5% o del 20 al 25%de Compactabilidad. Esto hace también quese reduzcan las pérdidas de finos en el siste-ma de arenas, especialmente en las zonasde “agitación” o caídas libres de la arena demoldeo, ayudando además así a mejorar enalguna medida el ambiente de trabajo.

de moldeo en verde, y esto a su vez depende fun-damentalmente de:

1. La cantidad de energía mecánica aplicada enkW. o HP/ t de arena en los mezcladores / mala-xadores. A mayor aplicación de energía, mayores la Eficiencia.

Cuanto menor es la relación arena de mol-deo/metal bruto colado y mayor es la deseadaResistencia a la Compresión en Verde de la are-na de moldeo a preparar, se necesita una mayorentrada de energía, y en consecuencia una ma-yor potencia de los motores eléctricos.

Lo contrario lógicamente también es cierto.

Para obtener la mejor Eficiencia posible de losmezcladores / malaxadores, es necesario un buenmantenimiento y limpieza, aplicando siempre lasinstrucciones del fabricante, además de llevar uncontrol de los consumos de los motores eléctricos.

2. Del tiempo de “ maceración” o a veces denomi-

GRAFICO Nº 2Se formó este gráfico con una arena de moldeo con porcentajes de Compactabilidad de 31 +/– 2 puntos, con un contenido en BentonitaActiva por Azul de Metileno de 8 a 9% y una arena base de sílice de Índice de Finura AFS de 70/80 y de forma de grano subangular.El mezclador / malaxador es del tipo discontinuo de rulos horizontales.


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c) La temperatura ideal de la arena que entra alos mezcladores / malaxadores será < 40ºC(104ºF) y no debería ser > 49ºC ( 120ºF).

Lógicamente, tanto en cuanto que los tiem-pos de “maceración”, los porcentajes de Hu-medad sean mayores y menores las tempe-raturas de las arenas de moldeo, mayoresserán las Eficiencias.

No obstante, se debe indicar que existe unimportante fabricante de equipos para lossistemas de preparación de las arenas demoldeo en verde, donde en su sistema demezclado con turbinas de alta intensidad, sepuede aplicar de forma simultánea al mez-clado, un equipo de vacío, de tal manera quedebido al mismo, se “macera” o “activa” labentonita contenida en la arena de moldeodurante este proceso de mezclado y enfriado,según asegura dicho fabricante.

3. Porcentajes de bentonita activa contenida en laarena de moldeo. A mayor porcentaje, menores la Eficiencia.

4. Tipo de bentonita. Las bentonitas sódicas de al-to hinchamiento necesitan una mayor entradade energía o bien de tiempos más largos de“mezclado en húmedo o mezclado efectivo”más largos. Esto es crítico para altas entradasde arena nueva y/o arena de machos.

5. La cantidad de arena nueva y/o de machos quese incorpora a la arena de moldeo. Cuanto ma-yor es esa cantidad, menor es la Eficiencia.

No obstante es necesario añadir una cierta can-tidad de arena nueva y/o de machos, que en ge-neral puede oscilar entre 80 a 150 Kgrs por cadaTon de metal bruto colado, para así evitar laformación de grumos de bentonita y aditivos, a-sí como de excesivas cantidades de aditivos“quemados” y finos inertes, que hacen tomarexcesivas cantidades de agua a la arena de mol-deo, para obtener un dado porcentaje de Com-pactabilidad. Estas cantidades de arena nuevay/o de machos, no sólo dependen de la durabili-dad térmica de los aditivos, sino también son

GRAFICO Nº 3Se corresponde a una arena de moldeo con un porcentaje de Compactabilidad de 30 +/– 2 puntos, un porcentaje de Bentonita Activa porAzul de Metileno de 7 a 8,5% y una arena base de sílice de Índice de Finura AFS de 55/60 y de forma de grano redondeado.El mezclador / malaxador es del tipo discontinuo de rulos horizontales.


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mezclado efectivo”, se obtiene así una menor E-ficiencia, se puede remezclar fuera de las horasde producción, la arena de retorno procedentedel desmoldeo, contenida en la tolva/s de alma-cenaje, de tal forma que la arena que alimenteal mezclador / malaxador, tenga un contenidode humedad o porcentaje de compactabilidadcomo se indica en el Apartado 2, y si fuera infe-rior a lo indicado, se le debe añadir la cantidadde agua necesaria en el mismo mezclador / ma-laxador, por supuesto que sin ser necesaria laadición de ninguna cantidad de otros aditivos.

Una vez finalizado el ciclo de preparación, re-tornar la arena de nuevo a la tolva/s de la arenavieja o de retorno, y así realizar el mayor núme-ro de ciclos posibles.

Para el control de la Eficiencia de procesado ysu efecto sobre el desarrollo del poder agluti-nante de la arena de moldeo en verde, se pue-

dependientes de la mayor o menor potencia delos sistemas de aspiraciones, ya que si son fuer-tes las mismas, el poder de “limpieza” es alto yse necesita añadir menos arena nueva y/o demachos, y a la inversa.

6. Del tipo de arena base. Cuanto más fina y/o an-gulosa sea la misma, menor es la Eficiencia. Encualquier caso, siempre se mejora la Eficienciaen cuanto que se aumente el tiempo denomi-nado de “mezclado en húmedo o mezclado e-fectivo”, es decir el tiempo transcurrido desdeque se añade a la arena y los aditivos conteni-dos en el mezclador / malaxador, toda o unagran parte del agua necesaria, hasta el comien-zo de la descarga de la arena preparada delmezclador / malaxador.

Si por necesidades de producción, debido a unamayor demanda de arena de moldeo, se redu-cen los tiempos de “mezclado en húmedo o

GRAFICO Nº 4Se corresponde a una arena de moldeo con un porcentaje de Compactabilidad de 31 +/– 2 puntos, una Bentonita Activa por Azul de Me-tileno de 8 a 9% y arena de sílice de Índice de Finura AFS de 55/60 y de forma de grano redondeado.El mezclador / malaxador es del tipo discontinuo de turbinas de alta intensidad con enfriamiento de la arena por medio del sistema devacío.Todas las arenas graficadas contienen como producto carbonoso hulla bituminosa y el porcentaje de Pérdida por Calcinación es en to-das ellas del 4 al 6%.


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den realizar gráficos como los que se adjuntan,relacionando las siguientes determinaciones:

1. Porcentaje de Aglutinante Disponible.2. Porcentaje de Aglutinante Trabajado3. Resistencia a la Compresión en Verde, obte-

nida con un porcentaje de Compactabilidaddeseado, y con una variación de dicha Com-pactabilidad no superior a + / – 2 puntos.

De esta forma se puede determinar el desarrollo dela Resistencia a la Compresión en Verde, por cada1% de Aglutinante Disponible en función del Aglu-tinante Latente.

Teniendo como valor de referencia las Resistenciasa la Compresión en Verde, en función de los por-centajes de Aglutinante Latente se puede trazar lalínea recta entre los puntos de máxima Resistenciaa la Compresión en Verde con el mínimo porcenta-je de Aglutinante Latente, y a la inversa, tal comose muestra en los gráficos adjuntos.

Así se puede señalar tal como se ha indicado ante-riormente que una variación en (+) o en (–) de un 1%de Aglutinante Latente, puede hacer también variaren (–) o en (+) un 1,4 +/– 02% la Resistencia a la com-presión en Verde/1% de Aglutinante Disponible.

Una variación en (+) o en (–) un 1% de Compactabili-dad puede hacer también variar en (–) o en (+) un 1,00+/– 0,2% la Resistencia a la Compresión en Verde.

En cuanto a la construcción de gráficos para obser-var el desarrollo del porcentaje de Humedad porcada 1% de Aglutinante Latente, se deben de pre-parar igualmente los gráficos con el porcentaje dehumedad deseado y con una variación de dichaCompactabilidad de + / – 2 puntos.

Una variación en (+) o en (–) un 1% de AglutinanteLatente, puede hacer igualmente variar en (+) o en(–) un 1,4 +/– 0,2%, la relación % Humedad/1% de A-glutinante Disponible.

Una variación en (+) o en (–) un 1% de Compactabi-lidad, puede hacer igualmente variar en (+) o en (–)un 1,00 +/– la relación anteriormente indicada.

APLICACIÓN DE LOS RESULTADOSOBTENIDOS MEDIANTE LOS GRÁFICOS

VARIACIÓN DE LA RESISTENCIA A LACOMPRESIÓN EN VERDE Y EL PORCENTAJEDE HUMEDAD, AL MODIFICAREL PORCENTAJE DE AGLUTINANTE LATENTEY EL PORCENTAJE DE COMPACTABILIDAD

Una arena de moldeo incrementa su % de Compac-tabilidad de 34 a 38 y su % de Aglutinante Latentese aumenta de 32,5% a 37,5%.

¿En cuanto varían sus propiedades de Resistencia a laCompresión en Verde y porcentaje de Humedad? Conel porcentaje del 34% de Compactabilidad se tiene:

Resistencia a la Compresión en Verde = 2.500 gr/cm2

= 24,50 N/cm2 = 35,56 psi

Un porcentaje de Humedad de = 3,40%

Con estos datos y aplicando las fórmulas desarro-lladas por C.E. Wenninger y A.P. Volkmar 4,5 , lascuales se indican al principio de este trabajo, se ob-tienen los siguientes resultados:

— % Aglutinante Disponible = 8,21

— % Aglutinante Trabajado = 5,54

— % Eficiencia de procesado = 67,50

— % Aglutinante Latente = 32,50

Si disponemos de los gráficos desarrollados por e-jemplo con un % de Compactabilidad de 31 +/– 2puntos, por o para esta fundición, de estos gráficoscon un % de Aglutinante Latente de 32,50%, obte-nemos los siguientes datos:

— % Humedad / 1% Aglutinante Disponible = 0,402

— R. Compresión en Verde / 1% Aglutinante Dis-ponible = 3,08 N/cm2.

Si aumentamos el % de Compactabilidad de 31 a34, esto supone: + 3 puntos de Compactabilidad:

1,00 +/- 0,2%

0,8 . 3 = + 2,40%

1,2 . 3 = + 3,60%

El incremento en la Humedad es de:

0,402 . 1,024 = 0,412

0,402 . 1,036 = 0,416

X = 0,414

Lo cual da:

0,414 . 8,21 = 3,40% es decir el % de Humedad quetiene la arena de moldeo con el 34% de Compacta-bilidad.

No obstante, deseamos conocer en cuanto se in-crementa el % de Humedad, al pasar el % de Com-pactabilidad de 34 a 38%:

38 – 34 = + 4 puntos de Compactabilidad

0,8 . 4 = + 3,20 %

1,2 . 4 = + 4,80 %

de incremento en la Humedad:

0,414 . 1,032 = 0,427

0,414 . 1,048 = 0,434

X = 0,430

0,430 . 8,21 = 3,53 %

Así el incremento X de Humedad es del 0,13 %.

En cuanto se refiere a la Resistencia a la Compre-sión en Verde tenemos que:

38 – 31 = + 7 puntos de Compactabilidad:

0,8 . 7 = - 5,60%

1,2 . 7 = - 8,40%

Así tenemos :

3,08 . 0,944 = 2,91

3,08 . 0916 = 2,82

X = 2,865

2,865 . 8,21 = 23,52 N/cm2 = 2.400 gr/cm2 = 34,14 psi

Así la Resistencia a la Compresión en Verde se vereducida en:

24,50 –23,52 = 0,98 N/cm2 = 100 gr/cm2 = 1,42 psi

Si aplicamos estos nuevos valores a la obtenciónsiguiente tenemos:





Con ello se aprecia que tanto el incremento del %de Humedad, como en la reducción de la Resisten-cia a la Compresión en Verde, solo es debido al in-cremento del % de Compactabilidad.

Ahora deseamos conocer en cuanto se incrementade nuevo el % de Humedad y se reduce la Resisten-cia a la compresión en Verde, si se incrementa elAglutinante Latente (menor Eficiencia de procesa-do) desde el 32,50% actual al 37,50%.

1,4 +/– 0,2%

1,2 . 5 = + 6%

1,6 . = + 8%


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Así se incrementa el % de Humedad hasta:

3,53 . 1,06 = 3,74

3,53 . 1,08 = 3,81

X = 3,775 %

Lo que supone un incremento total del % de Hume-dad de:

3,775 – 3,40 = + 0,375 %

En cuanto se refiere a la reducción de la Resisten-cia a la Compresión en Verde :

2,865 . 0,94 = 2,69

2,865 . 0,92 = 2,64

X = 2,665

2,665 . 8,21 = 21,88 N/cm2 = 2.233 gr/cm2 = 31,76 psi

Así la Resistencia a la compresión en Verde se re-duce en:

24,50 – 21,88 = 2,62 N/cm2 = 267 gr/cm2 = 3,80 psi

Si aplicamos estos nuevos valores a la obtenciónde los siguientes datos, tenemos:





Con esto queda comprobado, como efectivamentese encuentra, que prácticamente no se ha visto ló-gicamente reducido el % de Aglutinante Disponi-ble, y cómo también se ha reducido la Eficiencia deprocesado al 62,20% con lo que queda aumentadoen un 5% el Aglutinante Latente, es decir pasa del32,60 al 37,80%.

BIBLIOGRAFIA

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RESUMEN

La constante evolución del mundo de la automo-ción demanda continuamente el desarrollo de mé-todos de obtención de nuevos materiales de formaoptimizada, exigiendo unos niveles de pureza ex-tremadamente elevados para que los componen-tes fabricados presenten excelentes propiedadesmecánicas. En el presente trabajo se hace una in-troducción a las técnicas empleadas para obtenermetales altamente limpios en fase líquida utilizan-do especialmente técnicas electromagnéticas defiltrado. El electromagnetismo nos ofrece la posibi-lidad de eliminar las inclusiones del metal líquidosin entrar en contacto con éste.

1. Introducción

El sector de la automoción se enfrenta a grandes re-tos tecnológicos como consecuencia de las emisio-nes de gases a la atmósfera procedentes del tráficorodado. Existe una gran presión social y guberna-mental para que los vehículos reduzcan las emisio-nes de gases contaminantes, contribuyentes al efec-to invernadero. Por otro lado, se exigen por parte delconsumidor niveles de seguridad y confort cada vezmayores, lo que supone incrementar el número dedispositivos. El resultado final es un aumento delpeso del vehículo, factor más influyente en el con-sumo de combustible. Para lograr atender a estasdos demandas, en principio contradictorias, los fa-bricantes de automóviles tienen que hacer un granesfuerzo de desarrollo. Se pueden citar algunas me-didas, como el desarrollo de motores más ligeros y

eficientes. Otro campo muy activo, es la sustituciónde materiales tradicionales de fabricación, como losaceros, por otros más ligeros, pero sin perder pres-taciones mecánicas que puedan suponer una reduc-ción del nivel de seguridad del vehículo. Una de lasalternativas son las aleaciones ligeras, como el alu-minio y el magnesio. La utilización de estos mate-riales supone un reto tecnológico, debido a que sumanipulación y los procesos de fabricación soncompletamente diferentes y novedosos, influyendotambién de forma importante en el proceso de dise-ño de las piezas.

El aluminio y sus diversas aleaciones son cada vezmás empleados en automoción. Funde a tempera-turas inferiores a la del acero, pero sin embargo,para producir piezas con excelentes propiedadesmecánicas es necesario manipularlo de forma dife-rente al hierro, donde se pueden destacar los siste-mas de moldeo contragravitatorio empleandobombas electromagnéticas [1, 2]. Otro factor im-portante y fundamental es la limpieza del caldo dealuminio con el que se llena el molde. La presenciade impurezas en el seno del metal fundido va a re-ducir de forma muy importante las propiedadesmecánicas finales obtenidas [3, 4, 5]. A continua-ción se presentan los efectos perjudiciales de lasinclusiones y las impurezas, su origen, y los bene-ficios que se obtienen de su retirada y limpieza. Sevan a presentan diferentes procedimientos pararealizar la limpieza del caldo, haciendo especialmención de los métodos electromagnéticos. Mu-chas de estas técnicas están todavía en fase de in-vestigación y desarrollo.


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Inclusiones en fundicionesde aluminio y técnicaselectromagnéticas de separaciónPPoorr DDaanniieell MMoorrííññiiggoo,, AAnnaa RRiivvaass,, MMªª ÁÁnnggeelleess RRooddrríígguueezz,, JJoosséé AAnnttoonniioo MMaarroottoo yyJJoorrggee MMaarrttíínn.. ÁÁrreeaa ddee AAlleeaacciioonneess LLiiggeerraass,, FFuunnddaacciióónn CCIIDDAAUUTT..

clusiones de tamaño inferior a 30 µm. El número deinclusiones por kilogramo con tamaño superior a 15µm es de varios cientos, y el número crece para ta-maños menores entre 1-5 µm.

Para determinar la calidad de un metal líquido esnecesario conocer el número de inclusiones, perotambién su distribución por tamaños [6, 8, 9].

3. Origen de las inclusiones

Se pueden presentar dos clases generales de inclu-siones, las exógenas y las endógenas; las primeras seoriginan o proceden de fuera del caldo e incluyenpartículas de refractario (Al2O3, SiO2 y SiC) despren-didas por el desgaste y erosión de las paredes de hor-nos y regueras. Aparecen como partículas discretascon tamaños entre una y varias micras. Las inclusio-nes endógenas surgen de reacciones químicas inter-nas al caldo o de restos de tratamiento como el afinode grano o el uso de sales fundentes y pueden sertanto sólidas como líquidas, así mismo pueden, co-mo se ve en la Tabla 1, aparecer en forma de partícu-las dispersas, agrupaciones de partículas o películas,

2. Tipos de inclusiones en el aluminiofundido

El aluminio y sus aleaciones presentan con frecuen-cia inclusiones metálicas y gaseosas que pueden al-terar sus propiedades y resultar muy perjudicialespara la fundición [3, 4, 5, 6, 7]. Las inclusiones másnormales en las fundiciones de aluminio son: Óxi-dos (Al2O3), Espinelas (MgAl2O4) y Carburos (SiC,Al4C3). Todas estas partículas se caracterizan porpresentar un punto de fusión mayor que el alumi-nio y por ser inclusiones no metálicas. La tabla 1 [8]muestra la clasificación de inclusiones que se pue-den encontrar en el aluminio fundido (tipo, forma,densidad, dimensiones y punto de fusión).

Un baño de aluminio sucio puede contener una me-dia de 10.000 inclusiones por kilo de aluminio conun diámetro medio igual o superior a 15 µm antesde pasar por el horno de mantenimiento. Las espi-nelas pueden alcanzar tamaños de hasta 0,5 mm dediámetro medio y son bastante perjudiciales paralas propiedades mecánicas de la pieza moldeada. Siel caldo es filtrado, se extraen las partículas macros-cópicas de mayor tamaño y se observarán en él in-


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Tabla 1. Clasificación ti-pos de inclusiones [8].

en particular los óxidos pueden aparecer tanto enforma de películas como de partículas discretas.

Durante la fusión, las aleaciones de aluminio tienentendencia a absorber hidrógeno y monóxido de car-bono procedentes de la combustión del fuel-oil o delcarbón utilizado en el calentamiento del horno, quepuede manifestarse en las piezas finales en formade porosidad [10]. Por esta razón, es convenientemantener alejado el metal fundido de los gases de lacombustión prefiriéndose cuando no sea posible u-tilizar el horno eléctrico, donde queda eliminado to-talmente este riesgo, hornos alimentados con gas uhornos de crisol donde la llama no entra en contac-to con el metal. Los hornos de fundición de alumi-nio, donde el metal está en contacto con la llama delquemador, si bien presenta grandes ventajas comosu gran rapidez de fusión y gran producción horariapor kilogramo de combustible, resultan muy poco a-decuados para la obtención de piezas sin porosida-des y precisan una acción desgasificante enérgica ycontinua. El control del hidrógeno disuelto en la ale-ación es un paso fundamental para tener una buenaaleación y garantizar unas buenas propiedades fina-les. Por esta razón, en la mayoría de los procesos defundición la desgasificación es una etapa obligada[9]. Se pueden emplear varios gases y mezclas, parala desgasificación del aluminio fundido, siempreque no contengan vapor de agua ni hidrógeno. Entrelos más usados se encuentran el nitrógeno y el ar-gón (ambos puros y secos). En el pasado fue muy u-sado el cloro, pero se ha desechado en la mayoría delas aplicaciones por su toxicidad, efectos corrosivossobre el equipamiento e interacción con aleantes yotros tratamientos realizados sobre el aluminio fun-dido. En la actualidad se usan mezclas de gases i-nertes y cloro, aunque estas mezclas siguen tenien-

do en cierta medida los mismos problemas que el u-so de cloro. Otro sistema de desgasificación se basaen el uso de sales fundentes. La mayor parte de es-tos desgasificadores químicos tienen su base encompuestos generadores de cloro, el desgasificadorsólido más popular es el hexacloroetano (C2Cl6). Estoprovoca la presencia de inclusiones en fase líquidacomo por ejemplo cloruros y sales de cloruro (CaCl2,NaCl, MgCl2 y KCl). Estas sales también pueden con-tener partículas sólidas finas como NaF, AlF3 y CaF2

que proceden de los aditivos del horno. Las inclusio-nes en fase líquida afectan a las energías interfacia-les del sistema, por ejemplo, los boruros empleadoscomo refinadores de grano se aglomeran cuandoson recubiertos por las sales en fase líquida.

Durante el proceso de fundición y adición de aleantesse forman las películas de óxidos y las partículas. Laspelículas de Al2O3 pueden encontrarse suspendidasen la superficie externa del baño o pueden quedar a-trapadas en él si se produce turbulencia durante sumanipulación. Aunque las inclusiones tipo óxido tie-nen mayor densidad que el aluminio fundido, flotandebido a su diferencia de densidad con respecto albaño y a una relación superficie/volumen muy eleva-da. Además tienen tendencia a aglomerarse debido aque su mojabilidad en el aluminio fundido es muybaja, como por ejemplo ocurre con las inclusiones deAl2O3 que quedan atrapadas en burbujas de gases ab-sorbidos que las llevan hasta la superficie [8].

Las espinelas se forman a partir de la fundición deescorias y de la adición de magnesio en el horno demantenimiento. El óxido de magnesio se forma conpreferencia frente al Al2O3 sobre todo en aleacionesque contienen más de un 0,5% en peso de Mg. Elmagnesio añadido al baño además de formar espi-nelas, puede formar otro tipo de inclusiones. Inclu-siones de tipo nitruro (AlN) se forman a partir deMgN2. Las partículas de MgF2 y MgS, se encuentransobre todo cuando el magnesio está sucio [8].

Las partículas de silicio proceden principalmente dela erosión de los materiales cerámicos usados comoaccesorios durante las operaciones de fusión. Estaspartículas se aglomeran y es normal observar los si-guientes compuestos: Al2O3-SiO2-CaO [8].

4. Aspectos negativos de la presenciade inclusiones

El papel de las inclusiones en las propiedades de u-na pieza fabricada con aluminio es fundamental,debido a que cualquier aspecto sobre la calidad del


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Fig. 1. Muestra de caldo solidificado a presión reducida dondese aprecian las inclusiones del interior del caldo [9].

• El hidrógeno disuelto en el metal fundido tiendea precipitar fuera de la solución para formar bur-bujas de hidrógeno gaseoso durante la solidifica-ción, debido a presentar una solubilidad menoren aluminio sólido que en el líquido [4].

• Reducción de las propiedades mecánicas delcomponente fabricado.

• Empeoramiento del acabado superficial

• Aumento de la porosidad por contracción o porflujo.

• Tendencia a aumentar el nivel de corrosión.

• Las inclusiones no metálicas actúan como pun-tos de acumulación de tensiones, pudiendo cau-sar rotura prematura de un componente.

• Dificultad durante las etapas de mecanizado, lasinclusiones suelen ser partículas cerámicas y co-mo tales compuestos metal-no metal que sonsignificativamente más duros que la matriz de a-leación e aluminio lo cual afecta negativamentea la maquinabilidad.

5. Beneficios del filtrado

En materiales fundidos que no han sido tratados, lacantidad de inclusiones en el producto final es ge-neralmente demasiado grande como para poder sa-tisfacer los patrones actuales de calidad y teniendoen cuenta el elevado énfasis sobre el aumento de laproductividad y de la calidad, se necesitan diferen-tes métodos para asegurar que el metal fundido encoladas tenga un nivel máximo de pureza.

A continuación resumiremos los beneficios quepuede aportar una etapa de filtrado del aluminiofundido antes de su manipulación o procesamien-to [8, 11, 12, 13]:

• Eliminación de inclusiones: Se reducen los proble-mas asociados que aparecen durante el mecaniza-do de estas coladas que contienen partículas duras,lodos o piezas de refractario del horno de fundido.

• Mejora de las propiedades: Son numerosas lasmejoras de las propiedades mecánicas que sepueden obtener de la separación de los óxidos einclusiones. El beneficio es mayor a medida quese disminuye el diámetro de los óxidos e inclusio-nes retirados, o si se emplea un filtro, a medidaque la profundidad efectiva del filtro aumenta. Lamagnitud de la mejora conseguida puede verse enla siguiente figura en la que la elongación se me-jora más del 100% [13] con un sistema de filtrado,y la tensión de rotura aumenta un a 15%.

componente se ve afectado por la presencia de fa-ses secundarias [8]. En concreto, la calidad de unproducto obtenido por moldeo se mide por la pre-sencia de inclusiones no metálicas, su número, sutamaño, forma, tipo y distribución. El nivel de in-clusiones en el aluminio puede llegar a ser muyimportante y si el baño está muy sucio y no es ade-cuadamente tratado, el producto moldeado puedeser más un “composite” que una aleación de alu-minio [8]. Por esta razón, durante las operacionesde procesamiento, se debe poner especial atencióna la hora de disminuir la formación de inclusiones,y lo que es más importante, eliminar aquellas quese encuentren presentes en la mezcla.

La calidad del caldo se puede resumir en tres indi-cadores que a su vez están interrelacionados [8]:

1. Control de los elementos traza, como por ejem-plo los metales alcalinos.

2. Reducción del contenido de gas disuelto, comopor ejemplo el hidrógeno.

3. Retirada de las inclusiones no metálicas.


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Fig 2. Relación entre el porcentaje de elongación – logaritmo delporcentaje del área de las inclusiones / película o capa de óxi-dos [13].

Son numerosos los beneficios sobre las propiedadesde la pieza final que demuestran las ventajas de la uti-lización de métodos de limpieza. Entre las consecuen-cias negativas de no realizar una limpieza adecuadadel metal fundido, se pueden citar las siguientes:

• Las inclusiones en la mezcla tienden a impedir lafluidez del metal fundido, obstaculizando la ali-mentación a través de regiones interdendríticasa zonas de difícil acceso [4].

• Las inclusiones en el metal fundido tienden a ac-tuar como puntos de nucleación para la precipita-ción del hidrógeno disuelto, aumentando la sensi-bilidad del metal a porosidades gaseosas [4].

• Rechupes (Contracciones): La cantidad total de re-chupes (porosidad por contracción) asociada al pro-ceso de solidificación de cualquier metal líquido esindependiente de la limpieza del metal, sin embar-go el tipo y cantidad contracciones formadas puedecambiar drásticamente en presencia de óxidos.

• Fluidez: La separación de compuestos pesados ycontaminantes produce un beneficio significati-vo en la fluidez del metal líquido [15].

• Porosidad gaseosa: La separación de inclusionesde un metal fundido tiene un mínimo efecto so-bre el nivel de gas disuelto presente en cualquierbaño de metal líquido. Este beneficio radica en laseparación de aquellos compuestos que se en-cuentren químicamente combinados como hi-druros, con el potencial de descomponerse en hi-drógeno libre mientras la mezcla solidifica. Unsegundo beneficio indirecto, que puede ser másrelevante, es que la separación de inclusiones e-limina los puntos de nucleación para la acumu-lación de gas durante la solidificación.

6. Técnicas de separación de inclusiones

Una vez tratado en la primera parte de este artículolos efectos negativos sobre una pieza por la presen-cia de inclusiones y los efectos positivos de su elimi-nación, se dedica esta segunda parte a presentar di-ferentes procedimientos de limpieza de un metallíquido, empleados para retirar las inclusiones nometálicas presentes en el mismo y lograr un metalcon un grado de pureza suficiente para poder pro-ducir piezas de calidad. Todas las técnicas se basanen la diferencia de propiedades entre la partículaque se quiere retirar y el metal fundido, como pue-den ser diferencias de densidad o diferencias en laconductividad eléctrica. Algunas de estas técnicasson de uso común en la industria, como la utiliza-ción de filtros cerámicos, y otras, como los procedi-mientos de filtrado electromagnético, en los quenos centraremos, están en diferentes niveles de de-sarrollo. En la tabla 2 [8] muestra un resumen de losdiversos procedimientos y del tamaño de las partí-culas que son capaces de retirar del metal fundido.

6.1. Técnicas tradicionalesno electromagnéticas

La sedimentación gravitatoria, la flotación y los fil-tros cerámicos son de uso común en la industria.La sedimentación gravitatoria puede ser efectivapara inclusiones de tamaños mayores de 90-100µm. La diferencia de densidad entre partículas pro-

voca que con el paso del tiempo las partículas demayor densidad se depositen en el fondo. Con estemecanismo se consigue la separación de partículasde diferentes densidades. La técnica de flotaciónpuede ser efectiva para partículas de 30 a 40 µm.Los filtros cerámicos, hoy en día, son utilizados encasi todas las fundiciones de aluminio. Sin embar-go, su uso presenta algunos inconvenientes. Gene-ralmente contaminan la mezcla y no existe ningúnprocedimiento para decidir cuándo se necesitasustituir o cambiar el filtro. A menudo se satura demanera inesperada de inclusiones atrapadas, im-pidiendo o dificultando el paso del metal fundido.

El tratamiento mediante ultrasonidos es una técni-ca muy cara y que requiere grandes esfuerzos parasu desarrollo industrial viable. Se basa en la dife-rente absorción de los ultrasonidos por parte de lasinclusiones y de los metales líquidos. El tratamien-to del metal líquido se efectúa en dos etapas. Pri-meramente se realiza un desgasificado acústico y acontinuación una filtración fina de la aleación.

6.2. Procedimientos de separaciónelectromagnética

La separación electromagnética de inclusiones en elmetal fundido se viene estudiando desde 1961, parala producción de aleaciones de aluminio de gran lim-pieza. Permite eliminar inclusiones del tamaño demicras, en principio manteniendo un campo electro-magnético de alta intensidad. Esta técnica implica laflotación de las inclusiones no conductoras sumergi-das en un metal fundido (conductor desde el puntode vista eléctrico) y su eliminación posterior. Por lotanto, los métodos electromagnéticos aparecen co-mo una opción prometedora para la limpieza delmetal a alto nivel, aunque en algunas aplicacionespueden resultar no eficientes porque la densidad de


50

Tabla 2. Métodos de separación de inclusiones [8].

la fuerza de separación electromagnética es opuestaa la dirección de la fuerza en el metal fundido.

Aunque el mecanismo de la separación electromag-nética es muy simple, el análisis de las interaccio-nes del campo electromagnético con la partícula yel líquido es complicado. Depende de las caracterís-ticas de los campos eléctricos y magnéticos (estacio-nario o alternante), así como del procedimiento degeneración del campo de fuerzas en el sistema (poraplicación directa mediante electrodos o por induc-ción). Además, a pesar de la fuerza de sustentación,la fuerza de separación depende de la forma de laspartículas así como de su orientación con respectoal campo eléctrico y magnético.

La fuerza de separación electromagnética, F, puedeexpresarse en función de la densidad local de fuer-za electromagnética como [17]:

(1)

donde:

• Felec es la densidad local de fuerza electromag-nética [N/m3].

• Vp es el volumen de la partícula.

• es un factor geométrico, depende de la forma dela partícula y de su posición con respecto a loscampos electromagnéticos.

• representa el acoplamiento entre los campos e-léctrico y magnético.

El parámetro refleja la naturaleza del acoplamientoentre el campo eléctrico y magnético. Para camposeléctricos y magnéticos estacionarios aplicados, losdos campos son independientes entre sí, y en estecaso es igual a 1. En sistemas con corrientes induci-das, depende no solo de la frecuencia del campo sinotambién del tamaño y de la forma de la partícula.

El análisis de la partícula en movimiento es similaral de la partícula en el caso de la sedimentación.Esto implica un balance entre la fuerza electro-magnética de separación y las fuerzas de origenviscoso sobre la partícula. Se puede determinar lavelocidad de migración en estado estacionario dela partícula en el metal fundido como [17]:

(2)

donde:• µ: Viscosidad del metal fundido. • CD: Coeficiente de arrastre que depende de la for-

ma de la partícula.

fuerza de Lorentz producida no es suficiente para se-parar las inclusiones, o porque desde un punto devista energético, el rendimiento es muy bajo. La ma-yor parte de la energía consumida se emplea en ca-lentar el metal, en lugar de producir un efecto de se-paración de las partículas.

6.2.1. Principio de funcionamientodel filtrado electromagnético

La principal ventaja de la separación electromagné-tica es que la fuerza que se ejerce sobre la partículasólo depende de la diferencia en conductividad e-léctrica entre las inclusiones y el metal fundido,siendo independiente de la densidad, de la compo-sición química y de las diferentes fases (sólido, lí-quido o gas) de las inclusiones. Además, debido aque se trata de procedimientos no intrusivos, el me-tal fundido también se protege contra la contamina-ción química por contacto con otros materiales.


51

Figura 3. Principio de funcionamiento del filtrado electromagné-tico [16]. J y B son la densidad de corriente y la inducción mag-nética en el metal fundido que producen el campo de fuerzas e-lectromagéticas F. La fuerza sobre la partícula, FP, tienedirección contraria a F.

El mecanismo de eliminación de inclusiones por me-dio de campos electromagnéticos es similar a la se-paración gravitacional. Ambas técnicas aprovechanla existencia de una diferencia en las propiedades fí-sicas del metal fundido y de la inclusión para condu-cir su movimiento en la mezcla bajo un campo defuerzas aplicado externamente. De forma análoga ala fuerza de empuje ejercida sobre un cuerpo sumer-gido, el campo electromagnético ejerce una fuerzaneta sobre la inclusión (figura 3). La fuerza causantedel movimiento de la partícula, así como la direccióndel movimiento, depende de la diferencia en con-ductividad eléctrica entre el metal fundido y la partí-cula. Para partículas eléctricamente neutras comolas inclusiones no metálicas, la fuerza necesaria pa-ra la separación es máxima. Además, la dirección de

• Re: número de Reynolds.

• dp: diámetro de la partícula.

6.2.2. Técnicas de separaciónelectromagnética

Existen diferentes técnicas de separación electro-magnética que se podrían diferencian entre sí encomo se crea la densidad local de fuerza electro-magnética en el metal fundido. Por un lado están lasque funcionan con corriente alterna e inducen unadensidad de corriente eléctrica en el metal fundido.Aquí se podrían citar los procedimientos basados enun campo magnético viajante que emplean máqui-nas de inducción lineal, y los procedimientos que u-tilizan bobinas inductoras en cuyo interior se colocael crisol con el metal que se quiere limpiar. Una se-gunda familia estaría formada por los procedimien-tos de conducción, que utilizan electrodos para in-troducir una corriente eléctrica en el metal fundido.Aquí se pueden citar los procedimientos basados enel efecto “pinch” y los que utilizan campos magnéti-cos impuestos. A continuación se explicará breve-mente cada uno de estos 4 procedimientos:

• Separación utilizando bobinas de inducción

Esta técnica se basa en la utilización de una bobinacon forma helicoidal, como la mostrada en la figura 4,por la que se hace circular una corriente alterna dealta frecuencia (figura 4) [16, 18]. En el interior de labobina se coloca un crisol que contiene el metal fun-dido que se quiere limpiar. La corriente alterna quecircula por la bobina crea en su interior un campomagnético que también depende del tiempo, por loque induce una densidad de corriente eléctrica en elmetal fundido contenido en el crisol y que es conduc-tor desde el punto de vista eléctrico. La interacción de

la inducción magnética producida por la bobina y lascorrientes inducidas en el metal origina un campo defuerzas electromagnéticas, también conocidas comofuerzas de Lorentz. Este campo de fuerzas electro-magnéticas queda confinado en las proximidades dela pared del crisol, en una capa cuya anchura vienedada por la profundidad de efecto piel magnético. Lasfuerzas de origen electromagnético tienen sentidoradial hacia el centro del crisol, y en la referencia [18]se propone una expresión para la magnitud de lafuerza en función de la coordenada radial r:

(3)

donde:

• es el valor promedio de la fuerza de separación[N/m3].

• es la conductividad eléctrica del metal fundido.

• es la amplitud del campo magnético variable conel tiempo.

Como las inclusiones no son conductoras desde elpunto de vista eléctrico, la fuerza ejercida sobre e-llas tiene sentido contrario, radial hacia la pareddel crisol, donde quedan confinadas. Este procedi-miento es efectivo con tamaños de partículas su-periores a los 120 µm.

• Separación utilizando un campomagnético viajante

Esta técnica, empleada a nivel industrial, se basa enla utilización de una máquina de inducción lineal pa-ra crear un campo de fuerzas electromagnéticas so-bre el metal fundido. El principio de funcionamientode una máquina de inducción lineal es parecido al deuna máquina de inducción rotativa. De hecho, algu-nos autores derivan la máquina lineal a partir de unacilíndrica después de “cortarla” longitudinalmente yextenderla sobre un plano. Al alimentar la máquinacon un sistema de tensiones trifásico, se produce uncampo magnético con distribución espacial senoidaly que se desplaza de forma lineal a una velocidadconstante denominada de sincronismo, desde un ex-tremo a otro de la máquina de inducción. El metalfundido se coloca enfrentado a la superficie exteriorde la máquina bajo la acción del campo magnéticoviajero. Este campo, debido a su velocidad de despla-zamiento es variable para el metal líquido, y por tan-to, induce en él una densidad de corriente eléctrica.Ésta interacciona con el propio campo electromagné-tico, dando como resultado un campo de fuerzas e-


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Figura 4. Componente estacionaria en una bobina recorrida porcorriente alterna con un medio conductor en su interior. 1-bobi-na.2-entrehierro.3-crisol con metal fundido [18].

el flujo de metal fundido. Esta corriente, de valor muyelevado, crea su propio campo magnético. La interac-ción de la corriente eléctrica con su campo magnéticoproduce un campo de fuerzas electromagnéticas endirección radial, hacia el centro del tubo, que compri-me el fluido (lo que se conoce como efecto “pinch”). Lafuerza sobre las inclusiones no metálicas está dirigidahacia la periferia del conducto, donde se depositan[18, 19]. En la figura 7 se muestra un tundish donde lacorriente en el metal líquido no se introduce median-te electrodos, sino que se induce mediante una má-quina similar a un transformador. En azul se muestrael núcleo ferromagnético de un transformador y encolor naranja la bobina inductora. El metal fundidoforma una espira del secundario del transformadorpor la que circulan elevadas corrientes eléctricas quetienen dos efectos: calentamiento del metal y separa-ción de inclusiones por efecto “pinch”.

lectromagnéticas, que como consecuencia de la leyde Lenz, producen un desplazamiento del metal fun-dido en la misma dirección del campo magnético via-jero. Las fuerzas sobre las inclusiones no metálicastienen sentido contrario. El campo de fuerzas de Lo-rentz estará confinado en una banda cuya profundi-dad, dada por el efecto piel, dependerá de la geome-tría de la máquina de inducción lineal y de lafrecuencia de alimentación. En la figura 5 se muestrauna configuración empleada para la limpieza de unmetal con un motor de inducción lineal que crea uncampo magnético viajero que actúa sobre las partícu-las suspendidas en el metal líquido. Industrialmentetambién se emplea otra configuración, donde se colo-can tubos que contienen el metal fundido en direc-ción perpendicular al campo magnético viajero. Eneste caso, las inclusiones quedan confinadas en lapared lateral del tubo opuesta al sentido de movi-miento del campo magnético.


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Figura 5. La máquina de Inducción Lineal crea un campo mag-nético viajero en sentido contrario al flujo del metal.

Figura 6. Utilización del efecto “pinch” para la separación departículas en un líquido conductor [18].

Figura 7. Tundish con sistema de calentamiento y separaciónde inclusiones por efecto “pinch” [19]. • Separación por medio del efecto “pinch”

En un conductor con forma cilíndrica, se inyecta unacorriente mediante electrodos entre sus extremos (fi-gura 6). La corriente circula en la misma dirección que

• Separación por medio de un campo magnético impuesto

Se trata probablemente del método de separaciónmás antiguo [18, 20]. Se insertan unos electrodos enel metal fundido, como en la técnica basada en el e-fecto “pinch”, para crear una densidad de corrienteeléctrica J, y se aplica un campo magnético externoB0 para producir el campo de fuerzas de Lorentz oelectromagnéticas. Normalmente se emplea co-rriente continua. También se puede emplear co-rriente alterna siempre y cuando se garantice quelos dos campos, eléctrico y magnético, estén en fa-se. El campo magnético se crea mediante electroi-manes. La fuerza resultante sobre las inclusioneslas arrastra hacia una de las paredes del conducto.La fuerza electromagnética de Arquímedes, que ac-

túa sobre las inclusiones, tiene sentido contrario ala fuerza de Lorentz F que actúa sobre el metal lí-quido, y empuja a las partículas hacia la pared iz-quierda del tubo cilíndrico (según la figura 8).

[3] Millar, S. K. “Inclusion control of die casting alloys”. DieCasting Engineer, Vol. 28, nº 5, 1984, pp. 54-58.[4] C. Tian, J. Law, J. van der Touw, M. Murray, J.-Y. Yao, D. Gra-ham, y D. St. John. “Effect of melt cleanliness on the formationof porosity defects in automotive aluminium high pressure diecastings”. Journal of Materials Processing Technology,Vol. 122,pp. 82-93, 2002.[5] M. Zhou, D. Shu, K. Li, W.Y. Zhang, B.D. Sun , J. Wang andH.J. Ni. “Performance improvement of industrial pure alumi-num treated by stirring molten fluxes”. Materials Science andEngineering A, Vol. 347, pp. 280-290, 2003.[6] Diran Apelian. “How clean is the metal you cast? The issueof assessment: a status report”. Proceedings of the 3rd AFS In-ternational Conference on Molten Aluminum Processing, 1992.[7] C. Edward Eckert. “The origin and identification of inclu-sions in foundry alloys”. Proceedings of the 3rd AFS Internatio-nal Conference on Molten Aluminum Processing, 1992.[8] S. Makarov, D. Apelian, y R. Ludwig. “Inclusion removal anddetection in molten aluminium: Mechanical, Electromagneticand Acoustic Techniques”. Transactions of the AmericanFoundrymen’s Society, Vol. 107, pp. 99-150, 1999.[9] David Escudero Niño, “Tratamiento metalúrgico de las ale-aciones de aluminio silicio en estado fundido”. Universidad deValladolid, Dpto. de Física de la Materia Condensada, Cristalo-grafía y Mineralogía en colaboración con CIDAUT, 2004. Pro-yecto Fin de Carrera para la obtención del título de IngenieroIndustrial. Directores: Juan Carlos Merino Senovilla, Jose Anto-nio Maroto Soto.[10] Página Web: http://www.utp.edu.co/~publio17/laborato-rio/fusion_al.htm. Fecha de Consulta: 31/07/2007.[11] Diran Apelian, S. Shivkumar. “Molten metal filtration –Past, present and future trends”. Proceedings of fhe 2nd AFSInternational Conference on Molten Aluminum Processing,1989.[12] D.E. Groteke. “The reduction of inclusions in aluminiumby filtration”. Modern Casting, 1983.[13] G. Laslaz, P. Laty. “Gas porosity and metal cleanliness in a-luminum casting alloys”. AFS Transactions, vol. 99, 1991.[14] Liu,l; Samuel,F. “Effect of inclusions on the tensile proper-ties of Al-7Si-0.35Mg ( A356.2) alumium casting alloys”. 1998 U-niversity of Chicoutimi, Quebec, Canada.[15] Mª Estíbaliz Alcalde de la Cuesta, “Optimización de lasprestaciones mecánicas y la productividad en piezas fundidasde aluminio mediante la utilización de simulación por ordena-dor”. Universidad de Valladolid, Dpto. de Física de la MateriaCondensada, Cristalografía y Mineralogía en colaboración conCIDAUT, 2004. Proyecto Fin de Carrera para la obtención del tí-tulo de Ingeniero Industrial. Directores: Juan Carlos Merino Se-novilla, Jose Antonio Maroto Soto.[16] Takahashi, K. y Taniguchi, S. “Electromagnetic Separationof Nonmetallic Inclusion from Liquid Metal by Imposition ofHigh Frequency Magnetic Field”. ISIJ International, Vol. 43, nº6, 2003, pp. 820-827.[17] EL-KADDAH, N.; Patel, A, D. y Natarajan, T. T. “The Electro-magnetic Filtration of Molten Aluminum Using an Induced-Current Separator”. JOM, Mayo, 1995, pp. 46-49.[18] MAKAROV, S.; Ludwig, R. y Apelian, D. “ElectromagneticSeparation Techniques in Metal Casting (I): Conventional Met-hods”. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 36, nº4, 2004, pp.2015-2021.[19] Taniguchi, S. y Brimacombe, J.K. “Separation on non-me-tallic inclusions from liquid metal by pinch force”. Proceedingsof the International Symposium on Electromagnetic Proces-sing of Materials, Nagoya, Japón, 1994, pp. 429-434.[20] FLETCHER, D.; Gerber, R. y Moore, T. “An extended study ofthe electromagnetic separation of nonferrous metals from in-sulators”. IEEE Transactions on Magnetics, Vol. 31, nº 6, 1995,pp. 4187- 4189.


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Figura 8. Separación electromagnética con la imposición de uncampo magnético externo B0 [18].

7. Conclusiones

En el presente artículo se han puesto de manifiestotécnicas electromagnéticas de filtrado sin contacto,con el metal fundido y por tanto sin contaminaciónquímica de utillajes. Se han señalado sus beneficiosen la producción de componentes de altas prestacio-nes, si bien, Cidaut lleva años estudiando la aplicabili-dad del electromagnetismo en el sector de la fundi-ción, no sólo en el ámbito del filtrado para obtener altacalidad metalúrgica (ya sea en el moldeo de piezas, enel reciclado o producción de metales primarios), sinotambién en áreas como, el mezclado y la agitaciónmagnética, la dosificación y el transporte de fundido.

Una vez establecidas las bases del conocimientoen estas técnicas, actualmente se trabaja en el de-sarrollo y optimización de equipos y ensayos quepermitan una mayor implementación industrial deestas técnicas en fundición y en nuevas aplicacio-nes de estos métodos que permitan mejorar el sec-tor, en el que la calidad metalúrgica, actualmente,tiene que ser una de las prioridades.

8. Referencias

[1] Cuesta, R.; Moríñigo, D.; Rodríguez, Mª A.; Maroto, J.A. y Ca-no, L.E. “El proceso EPGS: Aplicación de una bomba electro-magnética para la producción de componentes de aluminio dealtas prestaciones”. XVI Reunión de Grupos de Investigaciónen Ingeniería Eléctrica, Mallorca, 2006.[2] D. Moríñigo, M. A. Rodriguez, A. Rivas, O. Duque, V. Vaz-quez, J. A. Maroto and R. Cuesta. “Experimental and computa-tional investigation of an electromagnetic pump used for ma-nufacturing aluminium parts”. Magnetohydrodynamics, Vol.43, No. 1, 119-134, 2007.


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ALUMINIO

Caracterización cuantitativa de las correlacionesentre los defectos de fundición y la resistencia delas piezas de Al7SiMg

Yang,X., X. Huang, X. Dai, J. Campbell y R. J. Grant. Eninglés. 10 pág.

El equipo de mi admirado amigo John Campbell hautilizado el análisis de imagen para la determina-ción cuantitativa de defectos en piezas de la alea-ción Al7SiMg, fundidas con tres tipos de embudo decolada, comparándolas con las propiedades de fle-xión y la observación de microestructura por mi-croscopía electrónica de barrido. Se han establecidocoeficientes de correlación entre la resistencia y ladensidad y fracción de área comprobándose que e-xiste una buena reciprocidad entre las propiedadesde las piezas y las características de los defectos. Uncoeficiente cercano a 1 indica que la distribución dedefectos es más uniforme con baja concentraciónde los mismos. La densidad y la magnitud de los de-fectos reflejan perfectamente el efecto de las pelícu-las de óxido en la resistencia de las piezas. Como e-ra de esperar, cuando aumenta la cantidad dedefectos disminuye la resistencia. Sin embargo, pa-rece que la cantidad de defectos no es el factor másinfluyente siendo la morfología de los mismos es elfactor más importante ya que la distribución de losdefectos y su forma acicular facilitan la concentra-ción de tensiones y la consecuente pérdida de resis-tencia. El análisis estructural revela que el embudotipo vórtice (VR) da lugar a una distribución de de-fectos más uniforme que los embudos rectangula-res (RR) o triangulares (TR), lo cual es consistentecon los módulos de Weibull que son: 16,9 para el VR,12,4 para el RR y 5,6 para el TR.

Materials Science and Technology (22) 2006 nº 5 p. 561-570

SEMISÓLIDOS

Microestructura y propiedades mecánicas de lasaleaciones de aluminio reo-inyectadas

Fang, X., J. Patel y Z. Fan. En inglés, 4 pág.

Los sistemas de colada de semisólidos están alcan-zando un notable grado de desarrollo, fruto de lasinvestigaciones científicas y de los desarrollos in-dustriales. En este artículo se describe un nuevoproceso denominado reo-inyección (Rhreo-diecastRDC) que combina una máquina de inyección tra-dicional con un generador de barbotina metálicacon dos ejes helicoidales. El metal líquido al ser in-troducido en el aparato es sometido a una granturbulencia y sufre grandes tensiones de cizalla-miento que promueven una nucleación muy efec-tiva y un crecimiento esferoidal durante la solidifi-cación obteniéndose una estructura de grano finomuy uniforme. El intercambio de calor entre el ge-nerador y el metal es rápido por lo que alcanzar latemperatura del semisólido se consigue en pocossegundos. Las piezas obtenidas, además de unasmejores características mecánicas, presentan muypoca porosidad, por lo que pueden ser soldadas ytratadas térmicamente sin problemas. Debido a sumodo de solidificación y a la forma esferoidal delos granos la distribución de compuestos interme-tálicos es muy uniforme, lo cual permite tolerarcontenidos de Fe hasta el 1,5%. El rendimiento decolada es inferior al de la inyección tradicional pe-ro queda compensado por un menor rechazo. Ade-más, el metal sobrante puede devolverse directa-mente al horno de guión, eliminándose eltratamiento de los restos de semisólido. Por otraparte, al trabajar a temperaturas más bajas la du-ración de los moldes es mayor.

Foundry Trade Journal 181 nº 3646 Jul-Ago 2007, p.220-23

Inventario de Fundición

PPoorr JJoorrddii TTaarrtteerraa

Siguiendo el camino emprendido en la revista Fundición y continuado en Fundidores, vuelvo a ofrecer a los lec-tores de FUNDI PRESS el "Inventario de Fundición" en el cual pretendo reseñar los artículos más interesantes,desde mi punto de vista, que aparecen en las publicaciones internacionales que recibo o a las que tengo acceso.


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ABB . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

ABRASIVOS Y MAQUINARIA . . 9

AL AIR LIQUIDE . . . . . . . . . . . . . 7

BAUTERMIC . . . . . . . . . . . . . . . . 19

BIEMH . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

EURO-EQUIP . . . . . . . . . . . . . . . . Contraportada 4

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SMAGUA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

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