PROCESO PARA DETERMINAR EL PORCENTAJE DE HUMEDAD EN LAS ARENAS
DE MOLDEO
RESUMEN: la prctica del laboratorio se ejecut los siguientes
procesos por el cual se determin el porcentaje de humedad en las
arenas de moldeo, empleando un horno el cual evaporo la cantidad de
humedad en una muestra de 50gr de dicha arena. Se establecieron los
diferentes macro constituyentes que componen la arena para moldeo
como es, la arcilla, slice y agua (; a travs del hidrxido de sodio
(NaOH), se decant el excedente de arcilla para as determinar el
porcentaje de slice en la muestra.PALABRAS CLAVES: arena de moldeo,
slice, arcilla, almina, hidrxido de sodio.
INTRODUCCION:Al realizar una pieza con material fundido (metal)
se debe preparar un molde adecuado, para cumplir este objetivo se
emplea una arena para moldeo, en donde a travs de este laboratorio
se desea conocer los porcentajes de los diferentes macro elementos
que la constituyen.OBJETIVOS:1. Determinar el porcentaje de humedad
de la muestra de la arena para moldeo2. Determinar el porcentaje de
arcilla y slice que constituyen la arena para moldeo en la muestra
tomada.METODOLOGIA.se tom una muestra de 50 gr de arena para moldeo
que equivalen al 100% de los macro elementos que la constituyen,
contenidos en un recipiente de vidrio que tiene un peso de 70 gr
para un total de 120gr.Para llevar a cabo el primer objetivo de la
prctica se emple un horno por resistencia elctrica a una
temperatura de 110 grados C durante un tiempo de 15 minutos para
extraer la humedad a la muestra obteniendo solo slice y arcilla
(seco). Despus de dicho proceso la muestra arrojo un peso de 49gr
ms el peso del recipiente. Partiendo de este resultado se calculo
el porcentaje de humedad por medio de una regla de tres simple. =
2% de 1gr: humedad de la muestra50gr: masa total de la muestra.
Peso del recipiente vaco
Peso de la muestra con la arena de moldeo
El peso de la muestra de la con el recipiente de vidrio.
Secado de la muestraDESARROLLO TEORICOQu es slice? Y cul es su
papel en las arenas?La slice es un material muy duro que se
encuentra en casi todas las rocas. La slice es el componente
principal de la arena, arenisca, cuarcita, granito. Su papel en las
arenas de moldeo se encuentra representado en la refractariedad que
es la que hace que el molde mantenga su forma y contenga el calor
dentro de este, si la refractariedad es baja se corre el riesgo que
la colada se funda con el molde haciendo que se dae o se pierda,
adems permite la permeabilidad para la evaporacin de los gases
presentes en la colada.
Qu es la almina y cul es su papel en las arenas?La almina es el
componente principal de la arcilla la almina es el xido de
aluminio. Junto con la slice, es el componente ms importante en la
constitucin de las arcillas y los esmaltes, confirindoles
resistencia y aumentando su temperatura de maduracin. Aglutinante
de las arenas del moldeo, este elemento hace que los iones de
silicio (Si) sean reemplazados por iones de Al, esta breve
explicacin sobre el comportamiento qumico de las arcillas conocidas
como feldespatos, estos son los que permiten la plasticidad dentro
de la arena de moldeo y tienen un porcentaje de humedad que
permiten esa plasticidad, entre un 2% mnimo y un 6% mximo.Cul es el
contenido ptimo de SiO2 y Al2O3?Se recomienda que el contenido
optimo o ideal para las arenas de moldeo est dado por un porcentaje
aproximado de 30% de almina que hace parte de la arcilla o su
derivado conocido como bentonita y le da un sus propiedades de
plasticidad, y un 70% de slice que es el que le da las propiedades
refractarias a la arena de moldeo. CALCULO DE LOS PORCENTAJES DE
LOS ELEMENTOS PRESENTESEl siguiente proceso del laboratorio para
continuar con el segundo objetivo, fue emplear el hidrxido de sodio
NaOH Para decantar la slice comprendida en la muestra, seguidamente
se realizaron lavados con agua al slice para desechar la arcilla y
se realiz el secado de 1 hora de la muestra con el horno de
resistencia para determinar el peso del slice presente en la
muestra.
Arrojando los siguientes resultados:35.5 gr de slice, 13.5 gr de
arcilla.Partiendo del anlisis se obtuvieron los siguientes
porcentajes.
Porcentaje de slice presente. x=27.5 Porcentaje de arcilla
presente.ANALISIS Y DISCUSION DE RESULTADOS.Inicialmente se realiz
un anlisis del porcentaje de humedad presente en la muestra con el
fin de determinar cmo influa el peso del en la composicin como un
todo de la arena, se lleg a la conclusin luego de que se secara por
medio de un horno y pesar nuevamente la muestra que el porcentaje
de agua era del 2% y que equivala a 1gr aproximadamente del peso
total.Luego por medio del hidrxido de sodio NaOH se separ la
arcilla del contenido de arena de moldeo presente en un total de
49gr de muestra. Se haca mediante el proceso de decantacin donde el
slice al ser ms pesado que la arcilla quedaba en el fondo del
recipiente, quedando as al final de todo el proceso el slice
presente en la muestra, este se seca en el horno nuevamente para
ser pesado y as calcular el porcentaje de arcilla que contena la
muestra.Las siguientes preguntas ampliaran el concepto sobre arena
de moldeo, para as compararla con la arena presente en el
laboratorio de procesos. PREGUNTAS Y DISCUSION DEL LABORATORIO # 1
y 2.Qu es una arena para moldeo?Las arenas de fundicin tienen como
un origen comn la roca madre de la cual derivan el cuarzo el
granito compuesto de feldespatos y mica que actan como aglomerante
de la mica y el cuarzo. Las arenas de moldeo estn constituidas por
granos de cuarzo (bixido de silicio) , que tiene la cualidad de ser
muy refractario y por la arcilla que es un silicato hidratado de
aluminio, que es el elemento de unin y confiere plasticidad y
disgregabilidad al molde, la estructura propia de la arena asegura
una permeabilidad de la misma.Cmo se clasifican las arenas de
moldeo?Las arcillas de moldeo se clasifican de acuerdo a la
cantidad de arcila y slice presentes en su estructura y de acuerdo
a la forma de los granos que pueden ser granulado esferoidal,
granulado angular, y granulado compuesto. Tambin se puede comparar
de acuerdo a a su dimensiones siendo estas de grano grueso, grano
medio y grano fino. A continuacin se har un cuadro comparativo de
la composicin ideal para una arena de moldeo y la que se encuentra
en el laboratorio de la UNIVERSIDAD FRANCISCO DE PAULA
SANTANDER.
Cuadro comparativo de la muestra.Tierras grasas: con un % de
arcilla superior al 18%Porcentaje hallado en la muestra de
laboratorio = 27.5% aprox.
Tierras Semi grasa: con % de arcilla superior al 8% min y max de
18%NO APLICA
Tierras magras: con un % de arcilla superior al 5% min y 8% max
NO APLICA
Arenas silicas: con un porcentaje menor del 5% NO APLICA
Cules son sus principales cualidades?Dentro de las cualidades
que ms destacan los autores consultados sobre las arenas de moldeo
resaltan 4 las cuales son: 1. La refractariedad: se determina por
la capacidad que tiene la arena de someterse a grandes temperaturas
sin mostrar signos de fusin.1. La cohesin o resistencia: depende
principalmente de la cantidad de aglutinante presente y del
porcentaje de humedad. Este tipo de caracterstica se somete a
pruebas de cargas de rotura por compresin, por traccin por flexin y
por cortadura. Siendo la primera prueba la ms importante pues esta
determina si la arena soportara las fuerzas presentes a la hora de
moldearse la colada. 1. La permeabilidad: es la propiedad que tiene
la arena de ser atravesada por los gases y que permite la evacuacin
de estos dentro del molde en el momento de vaciar la colada. 1. El
deslizamiento: esta cualidad de la arena resalta que esta llena
todos los huecos de moldeo y se desliza hacia la superficie del
mismo modo y no necesariamente en la direccin del atacado.Cmo
funciona un hidrmetro?Es un aparato para determinar el porcentaje
de humedad en la arena de moldeo. Se carga la arena hmeda y carburo
de calcio en el recipiente, de cierre hermtico, producindose gas
acetileno, cuya presin acciona el manmetro graduado en tanto
porciento de agua.Qu es el agua de constitucin en las arenas? Los
autores consultados nombran esta agua como la humedad presente en
la arcilla, esta humedad tiene la tendencia que no desaparece con
gran facilidad pues puede llegar a los 300 C y si se eleva esta
temperatura pierde las propiedades para ser moldeada y se conoce
como arena muerta. El segundo anlisis que hace el autor es que el
agua de constitucin tiene mucho que ver con la cantidad de agua que
se le adicione a la arena y podr afectar su plasticidad en el
proceso de moldeo.Qu es el agua libre en la arena?El agua libre se
refiere al porcentaje mximo admisible en las arenas de moldeo este
porcentaje est dado por un mximo de 6% y un mnimo de 2%; estos
porcentajes influyen en la plasticidad de la arena y su porcentaje
de arcilla presente recordemos que esta es el aglutinante de las
arenas para moldeo. Un porcentaje mayor de humedad o agua libre
daara estas propiedades.Cul es la composicin tpica para una arena
de moldeo?La composicin bsica para una arena de moldeo es 70 % de
slice y un 30% de almina.Qu es la permeabilidad en una arena?Es la
capacidad que tiene una arena para que haya espacios intermedios en
su estructura y permita la evacuacin de los gases que se presentan
en la colada cuando se vierte dentro del cajn con la arena de
moldeo.Qu relacin tiene el contenido de arcilla con el apizonado?La
relacin que existe entre el apizonado y el contenido de arcilla es
que el slice al ser sus granos ms grandes hay espacios entre si y
la arcilla por ser un aglutinante y tener granos ms finos se
posiciona dentro de esos espacios disminuyendo su permeabilidad,
ocasionando que al verter la colada no se pueda evacuar esos gases
daando la pieza que se est moldeando por acumulacin de gases.
Conclusiones y recomendacionesPodemos concluir que las arenas para
moldeo son de gran cuidado pues estas deben cumplir unos estndares
establecidos y se deben identificar tanto el porcentaje de humedad
y el porcentaje de slice, el porcentaje de almina que hacen que las
caractersticas de la arena de moldeo sean precisas; y que la
variacin de alguna de estas hacen que cambien sus propiedades y
afecten el producto finalSe recomienda hacer una lectura por parte
del estudiantado para que haya una mejor apreciacin de este
laboratorio y poder establecer mejor los parmetros que se
establecen en las guas, un mejor acompaamiento del encargado del
laboratorio para que el tiempo empleado en las practicas sean
menores y se entienda mejor los procedimientos realizados para el
estudio de este curso de procesos.
