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INSTITUTO SUPERIOR TECNOLOGICO PUBLICO CARLOS CUETO
FERNANDINI
AREA ACADEMICA DE METALURGIA
INFORMES DE LAS EXPERIENCIAS DEL LABORATORIO DE ARENAS
Profesor: Ing. Manuel Montejo Integrantes: -Palomino Chauca
Jourch -Orbegoso Santos Jhonatan -Zubilete Suarez Arnold
V SEMESTRE
Lima-Per, Agosto del 2013
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1) GENERALIDADES
ARENAS.- Las arenas se forman a partir de la erosin de las
rocas. Debido a su proceso de formacin existe una gran
heterogeneidad en su composicin, ya que proceden de lugares
distintos y de diferentes tipos de rocas.
FORMACION DE LAS ARENAS
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Las arenas de moldeo estn compuestas por arena y arcilla. Esta
arcilla generalmente es bentonita entre otras, proporcionando
cohesin y plasticidad a la mezcla. Por las cualidades que posee la
arena, sta facilita su moldeo y la arcilla contribuye dndole
resistencia suficiente para mantener la forma requerida de la pieza
que se desea moldear mientras se vierte el material fundido. En la
actualidad las frmulas definidas para las arenas de moldeo se han
desarrollado a partir de muchas pruebas realizadas en condiciones
de trabajo especficas, estas pruebas se realizan a lo largo de
muchos experimentos de prueba y error, hasta encontrar la frmula
que mejor se comporta. Existen frmulas de arenas de moldeo, para
diferentes aplicaciones, las cuales han sido determinadas tomando
algunos parmetros empricos combinados de alguna manera con el mtodo
cientfico. Dichas frmulas pueden ser tomadas como un parmetro
inicial, ya que para que stas funcionen de forma idnea deben
cumplir con las condiciones de trabajo en que fueron desarrolladas,
pero es un punto de partida a la hora de desarrollar una formulacin
en condiciones diferentes. Con el propsito de mejorar la formulacin
se debe realizar variaciones en la frmula inicial con las
condiciones de trabajo encontradas en el lugar hasta acercarse de
forma analtica a la frmula tomada como parmetro inicial. Los
componentes principales de las frmulas son: Arena Nueva: de ros,
mar u otras canteras. Arena Reciclada: arena recuperada despus de
una fundicin. Tierra Blanca: ste componente es de uso comn. Carbn
Marino: se encuentra comercialmente en bolsas de 50 lb., ayuda a
reducir la ocurrencia de penetracin de metal, proporciona
permeabilidad y contribuye a mejorar el acabado superficial.
Bentonita: Se encuentra comercialmente en bolsas de 100 lb., es un
tipo aglutinante.
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Agua: Componente fundamental para el amarre de la arena, es
decir, para obtener una buena cohesin. Contribuye a un parmetro
crtico e indispensable en el manejo de la arena a la hora de
construir los moldes, dicho parmetro es: LA HUMEDAD.
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Las muestras de arenas para su ensayo deben ser preparadas en un
mezclador mecnico porque las propiedades de adherencia de todas las
arenas sintticas no se desarrollan por otro tipo de mezclado, los
aglutinantes se adicionan a la arena seca y se mezclan durante un
minuto para asegurar una distribucin uniforme, se hace la adicin de
agua y se contina mezclando durante dos minutos ms en hmedo. Para
recubrir perfectamente la superficie de los granos de arena con el
aglutinante y desarrollar las propiedades de plasticidad y cohesin
que se requieren en la confeccin de moldes en verde y en seco por
procedimientos de moldeo manual o mecnico, una vez preparada la
mezcla retirar la arena del mezclador tan rpido como sea posible a
un recipiente hermtico con el objeto de que no se pierda la humedad
y los resultados de las pruebas sean representativos.
CLASIFICACIN DE ARENAS DE ACUERDO CON EL TAMAO DE SUS GRANOS. A)
Arenas gruesas.-las que pasan una malla de 5mm y son retenidas por
otra de 2mm. B) Arenas medias.- las que pasan una malla de 2mm y
son retenidas por otra de 0.5mm. C) Arenas finas.- las que pasan
una malla de 0.5mm y son retenidas por otra de 0.02mm. Agregados
artificiales (arenas, confitillos, gravas, matatenas.) Se obtienen
de la disgregacin mecnica de rocas mayores, como el basalto
(trituracin, cribado y seleccin). De preferencias de rocas silicas
o cuarzosas son de cantos angulares. La utilizacin de las arenas,
conflictos y gravas, se enfoca a la fabricacin de concreto, el peso
especfico deber estar entre 2 y 3 gm/cm3 para que sean de buena
calidad; el peso volumtrico = de 1, 500 a 1,700 k/m3. Las matatenas
o piedras de ro son de cantos rodados y se encuentran en el lecho
de los ros; y se utiliza para recubrimiento en muros, pegadas con
mortero; para pavimentos en calles; y para cimientos ciclpeos.
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La arena es muy utilizada por el ser humano, debido a sus
caractersticas fsico-qumicas, debido especialmente a su pequeo
tamao. Uno de los mayores usos es en la elaboracin de concreto. Es
utilizada como componente principal para la produccin de vidrio. Se
esparce en caminos nevados o congelados para aumentar la traccin y
evitar accidentes. Se combina con arcilla para fabricar ladrillos.
Se combina con pintura para dar textura a las paredes y techos y
para crear suelos no resbaladizos. En agricultura, los suelos
arenosos sirven para muchos cultivos como de melones y melocotones.
Tambin se usa mucho para embellecer balnearios o crear playas
artificiales. Tambin se usan en acuarios y para crear paisajes,
etc.
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2) INFORMACION SOBRE LA ARENA DEL RIO CHILLON
Geomorfolgicamente la Cuenca del Ro Chilln se encuentra en el
borde occidental del Continente Sudamericano configurado por la
Cordillera de Los Andes, la Repisa Continental, la Plataforma
Continental submarina, el Talud Continental y la Fosa Abisal; que
recorren longitudinalmente el Territorio Peruano, en cuya parte
Central se encuentra la Cuenca del Ro Chilln. El perfil
geomorfolgico transversal desde la Fosa Abisal hasta la Cima de la
Cordillera Occidental, Divisoria Continental de Aguas; vara desde
una profundidad de 6.000 metros bajo el nivel del mar, hasta 5.500
metros sobre el nivel del mar. El rea de Estudio para La Cuenca del
Ro Chilln se encuentra entre 100 m.b.n.m. y 5.300 m.s.n.m. La
Cordillera de Los Andes constituye un macizo en proceso de
levantamiento orognico y Vulcano gentico, inducido por la Deriva
Continental, manifestada por el desplazamiento constante del
Continente Sudamericano sobre el fondo ocenico. Por esto se
considera una Cordillera Joven en proceso de desgaste intenso, que
ha dado lugar a las cuencas hidrogrficas y valles
transversales.
La Cuenca del Ro Chilln es el resultado de desgaste glacial,
pluvial y fluvial; durante los procesos de Glaciacin y Desglaciacin
que han ocurrido durante el Perodo Cuaternario (4 glaciaciones),
instalando la escorrenta hdrica que ha dado lugar a la Cuenca
Hidrogrfica Chilln. El ro Chilln constituye una importante fuente
de recurso hdrico que abastece a Lima Metropolitana; sin embargo,
tambin constituye fuente de contaminacin marina del litoral norte
del Callao, tanto por el tipo de carga orgnica e inorgnica y
microbiana que arrastran sus aguas.
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CARACTERSTICAS GEOLGICAS DEL VALLE DEL RO CHILLN
El valle del ro Chilln tiene un rumbo aproximado de SW-NE, es
decir, perpendicular al sistema andino. Se trata de un valle amplio
en la parte inferior entre la explanada de San Diego-Pro hasta la
localidad de Trapiche; la zona comprendida entre la localidad de
Trapiche y Santa Rosa de Quives es un valle cerrado de fondo
angosto en donde se tiene gran desarrollo de terrazas fluvitiles;
entre Santa Rosa de Quives y Canta el valle se hace ms estrecho, no
presenta terrazas fluvitiles.
Estudios anteriores determinaron que el Grupo Casma es una serie
volcano-detrtica que tiene sus afloramientos mejor desarrollados en
el lado occidental del
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Batolito de la Costa, es una unidad litoestratigrfica reconocida
por gelogos de la Carta Geolgica Nacional, quienes describen una
secuencia compuesta de volcnicos andesticos intercalados con
areniscas grauvacas, lutitas y piroclsticos de aproximadamente 1700
m de espesor. Una buena sntesis de esta unidad litoestratigrfica se
puede apreciar en los numerosos trabajos realizados, como el de
Guevara (1980), quien hace nfasis sobre las correlaciones
estratigrficas de esta unidad litoestratigrfica.
El Grupo Casma de la regin de Lima tiene sus mejores
afloramientos expuestos al noreste de la ciudad de Lima, en el
valle del ro Chilln, al sureste en el valle del ro Lurn, y en los
acantilados de Pasamayo, al norte de Lima.
Se ha investigado parte del Cretceo de la regin costanera del
Per Central (regin de Lima) conformado por secuencias volcnicas y
volcano-sedimentarias, denominada Grupo Casma de edad
Albiana-Cenomaniana. Se trata de gruesas series volcnicas y
volcano-sedimentarias propias de un arco volcnico, que afloran en
el valle del ro Chilln, sobre el cual se sobreponen secuencias de
terrazas fluvitiles.
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3) INFORMES DE LAS EXPERIENCIAS
PRACTICA N1 : FORMA DE GRANO
I) OBJETIVOS - Determinar la forma de grano de nuestra arena
II) FUNDAMENTO TEORICO
En la preparacin de moldes en la industria de la fundicin se
requieren materiales que desarrollen propiedades de cohesin,
plasticidad y resistencia para reproducir el modelo de la pieza;
deben ser refractarios, permeables para la evacuacin de gases que
se producen al vaciar el molde y ser disgregables para que
faciliten el desprendimiento de la arena de la superficie de la
pieza, estos materiales son las arenas sintticas. Las arenas
silceas naturales, se clasifican de acuerdo con su contenido de
arcilla: arenas arcillosas naturales grasas, cuyo contenido de
arcilla es superior al 18%; arenas arcillosas naturales magras,
cuyo contenido de arcilla es del 5% al 8%; arenas silceas cuyo
contenido de arcilla es inferior al 5%. El origen comn de las
arenas de fundicin, es el granito compuesto de feldespato, cuarzo y
mica, el feldespato es un compuesto doble de aluminio y potasio, el
silicato de aluminio al hidratarse, se convierte en arcilla, esto
ha dado origen a los depsitos de arenas naturales. Las arenas
sintticas son aquellas que se procesan por medios mecnicos para
eliminar el material impalpable (muy fino) y clasificarlas de
acuerdo al tamao de grano, el uso de estas arenas se ha
incrementado debido a las ventajas que presentan con respecto a las
arenas naturales, tiene mayor uniformidad, estn exentas de material
impalpable, el aglutinante se adiciona en cantidades previamente
comprobadas, tienen mayor permeabilidad y alta refractariedad
debido a su anlisis qumico que es 95% de slice (Si02) y menos del
5% de impurezas.
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Diferentes tipos de granos en las arenas de fundicin: Arenas de
grano redondo. Arenas de grano angular. Arenas de grano subangular.
Arenas de grano compuesto.
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III) PROCEDIMIENTO
a. Tomar una muestra abierta de arena. b. Tenemos que observar
los granos al detalle haciendo uso del microscopio
binocular. c. Repetir los pasos del punto (b) con una muestra
retenida en la malla
100(0.15mm).
IV) MATERIALES USADOS EN EL ANALISIS 1. Microscopio, binocular
2. Arena especia (del rio chilln) (muestra) 3. Malla del tamiz 100
(0.15mm) 4. Foco
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V) RESULTADO DEL ANALISIS Fotografa donde se obtuvo la
muestra:
Observamos por medio del microscopio una muestra de la arena
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La muestra retenida en la malla 100
Al analizar nuestra muestra llegamos en la conclusin de que la
arena era compuesta porque posee una variedad de formas
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PRACTICA N2 : CONTENIDO DE ARCILLA
I) OBJETIVOS - Determinar el contenido de arcilla de la
arena.
II) FUNDAMENTO TEORICO
La arcilla est constituida por agregados de silicatos de
aluminio hidratados, procedentes de la descomposicin de minerales
de aluminio. Presenta diversas coloraciones segn las impurezas que
contiene, siendo blanca cuando es pura. Surge de la descomposicin
de rocas que contienen feldespato, originada en un proceso natural
que dura decenas de miles de aos. Fsicamente se considera un
coloide, de partculas extremadamente pequeas y superficie lisa. El
dimetro de las partculas de la arcilla es inferior a 0,002 mm. En
la fraccin textural arcilla puede haber partculas no minerales, los
fitolitos. Qumicamente es un silicato hidratado de almina, cuya
frmula es: Al2O3 2SiO2 H2O. Se caracteriza por adquirir plasticidad
al ser mezclada con agua, y tambin sonoridad y dureza al calentarla
por encima de 800 C. La arcilla endurecida mediante la accin del
fuego fue la primera cermica elaborada por los seres humanos, y an
es uno de los materiales ms baratos y de uso ms amplio. Ladrillos,
utensilios de cocina, objetos de arte e incluso instrumentos
musicales como la ocarina son elaborados con arcilla. Tambin se la
utiliza en muchos procesos industriales, tales como en la
elaboracin de papel, produccin de cemento y procesos qumicos.
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III) PROCEDIMIENTO
a) Pesar una muestra de 30gr. De arena especial luego verterla
en un vaso prex de 250 o 500 ml de capacidad, aadir agua hasta
partes.
b) Luego hervir la muestra durante 30 minutos orientndola con
una varilla de vidrio tapada con luna de reloj.
c) Despus dejar enfriar la muestra y esperar su sedimentacin
luego descargar la parte turbia con mucho cuidado.
d) Seguido hacer de 3 a 4 enjuagues con agua de cao, usando el
elutriador hasta que est completamente cristalina y
transparente.
e) Luego de realizar el ltimo enjuague, descargar el agua y
ponerla a secar en el secador rpido y pesarla.
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IV) MATERIALES Y EQUIPOS USADOS EN EL ANALISIS
1. 1 balanza 2. 1 prex de 500ml 3. 1 cocinilla elctrica, rejilla
4. 1 varilla de vidrio 5. 1 luna de reloj 6. 1 elutriador 7.
Agua
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V) RESULTADO DEL ANALISIS Pesamos 30g de la muestra en la
balanza.
Lo vertimos en un vaso prex y aadimos agua.
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Calentamos alrededor de 30 minutos.
Enjuague usando el elutriador.
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Secamos la muestra en el secador.
Al final obtenemos un nuevo peso , con el cual ya podemos
calcular el porcentaje de arcilla.
Peso inicial = 30g Peso final = 28.5g
%arcilla = .
100 = 5%
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PRACTICA N3 : DENSIDAD
I) OBJETIVOS - Determinar la densidad de nuestra arena
II) FUNDAMENTO TEORICO
En nuestra vida diaria observamos que algunos cuerpos flotan en
el agua y otros se hunden. Tambin sabemos que todos los bloques que
hagamos con el mismo tipo de madera flotan, as como todas las
canicas de vidrio, ya sean grandes o pequeas, se hunden. Tal parece
que lo determinante para que flote o se hunda un objeto es el tipo
de material del que est fabricado, y no el tamao. Puede afirmarse
que cada material posee una propiedad que lo hace diferente a
todos: el mismo volumen en diferentes materiales no equivale al
mismo peso. As, la diferencia en la masa de 1 kg de plastilina y de
1 kg de plomo es el volumen que ocupan. Por otra parte, si tenemos
dos cubos de igual tamao, el que pese ms tendr mayor densidad.
Consigue cuatro bloques del mismo tamao (volumen) de madera,
hierro, aluminio y plastilina, y ordnalos de mayor a menor
densidad. Cul es el orden en que quedan?. Si la plastilina tiene
forma irregular, puedes medir su volumen de la siguiente manera:
llena una probeta grande con agua hasta partes de su volumen e
introduce la plastilina.
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III) PROCEDIMIENTO a) Pesar 20g de arena b) En una probeta de
100ml llenar agua destilada hasta 80 ml c) Anotar los datos:
VF = V1 - V2 D=M/V
IV) MATERIALES 1. 20g de arena 2. Probeta de 100ml 3. Agua
destilada
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IV) RESULTADO DE ANALISIS Pesamos 20 g de la muestra.
Llenamos aproximadamente 80ml de agua en la probeta y le aadimos
la arena.
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Observamos el volumen desplazado y hacemos los clculos
correspondientes.
V1 = 70 VF = 79-70 = 9 V2 = 79 D = 20/9 = 2.22 g/ml
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PRACTICA N4 : ANALISIS GRANULOMETRICO
I) OBJETIVOS - Determinar el ndice de finura de la muestra
analizada
II) FUNDAMENTO TEORICO
Su finalidad es obtener la distribucin por tamao de las
partculas presentes en una muestra de suelo. As es posible tambin
su clasificacin mediante sistemas como AASHTO o USCS. El ensayo es
importante, ya que gran parte de los criterios de aceptacin de
suelos para ser utilizados en bases o subbases de carreteras,
presas de tierra o diques, drenajes, etc., depende de este anlisis.
Para obtener la distribucin de tamaos, se emplean tamices
normalizados y numerados, dispuestos en orden decreciente. Para
suelos con tamao de partculas mayor a 0,074 mm. (74 micrones) se
utiliza el mtodo de anlisis mecnico mediante tamices de abertura y
numeracin indicado en la tabla 1.5. Para suelos de tamao inferior,
se utiliza el
mtodo del hidrmetro, basado en la ley de Stokes.
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III) PROCEDIMIENTO a) Pesar 50g de arena b) Vaciar la muestra de
arena en el nido de cedasas para luego tamizar
durante 5 minutos mecnicamente y/o 15 minutos manualmente c)
Pesar la muestra retenida en cada tamiz as como del fondo d) Para
determinar el resultado los pesos obtenidos se pasan a % en peso
y
se multiplican por los multiplicadores de cada tamiz, dando como
resultado los productos y se divide entre la suma de los % en peso
obtenindose el ndice de finura de la muestra analizada.
IV) MATERIALES 1. Tamices 2. Cronometro
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V) RESULTADO DE ANALISIS Pesamos 50g de arena del rio
chilln.
Vaciamos la muestra de arena en el nido de cedassas.
Pesamos la muestra retenida en cada tamiz.
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N DE MALA
PESO % RETENIDO
% ACUMULADO
MULTIPLICADOR
PRODUCTO
3.15 0 0 0 0 0 1.6 0.4 0.8 0.8 6 4.8 1.0 0.3 0.6 1.4 9 5.4
0.63 0.15 0.3 1.7 17 5.1 0.4 1.05 2.1 3.8 41 86.1
0.31 7.8 15.6 19.4 52 811.2 0.315 8.2 16.4 35.8 71 1164.4 0.20 8
16 51.8 103 1648 0.10 6 12 63.8 146 1752 0.071 6.6 13.2 77 186
2455.2 0.063 5.2 10.4 87.4 281 2922.4 fondo 50 87.4% 10854.6
IF = =
.. = 124.2
El resultado de ndice de finura nos indica que la arena del rio
chilln es para aceros de piezas pequeas y gruesas ya que se
encuentra en rango de 100 a 140 (200) del ndice.
N de tamiz
Malla Abertura Multiplicador Metales Piezas ndice de
finura(I.F.)
Dimensiones(mm) 2 3.15 3 Acero Gruesas 50 0.255 4 1.60 1.5 6
Acero Pequeas 50-70 0.255-0.18 6 1.00 1 9 FeFoG Gruesas 40-70
0.36-0.18 10 0.63 0.6 17 FeFoG Medianas 70-100 0.18-0.125 16 0.4
0.4 31 FeFoG Pequeas 100-200 0.125-0.060 20 0.3 0.3 41 A-Cu Gruesas
100-140 0.125-0.060 30 0.315 0.2 52 A-Cu Medianas 140-200
0.085-0.060 40 0.20 0.15 71 A-Cu Pequeas 140-200 0.085-0.06 60 0.10
0.1 103 A-Lig Gruesas 140-200 0.085-0.06 80 0.071 0.075 146 A-Lig
Medianas 140-200 0.085-0.06 100 0.063 0.06 186 A-Lig pequeas
140-200 0.085-0.06
fondo 281
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PRACTICA N5: DETERMINACION DE LA HUMEDAD
I) OBJETIVOS - Determinar el porcentaje de humedad de la muestra
de la arena del rio
chilln.
II) FUNDAMENTO TEORICO
En los agregados existen poros, los cuales encuentran en la
intemperie y pueden estar llenos con agua, estos poseen un grado de
humedad, el cual es de gran importancia ya que con l podramos saber
si nos aporta agua a la mezcla. En nuestro laboratorio utilizaremos
agregados que estn parcialmente secos (al aire libre) para la
determinacin del contenido de humedad total de los agregados. Este
mtodo consiste en someter una muestra de agregado a un proceso de
secado y comparar su masa antes y despus del mismo para determinar
su porcentaje de humedad total. Este mtodo es lo suficientemente
exacto para los fines usuales, tales como el ajuste de la masa en
una mezcla de hormign.
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III) PROCEDIMIENTO a) Tarar una pesa filtro previamente secado a
105-110 C. b) Colar en el pesa filtro 10g de arcilla uniformemente
distribuido, cuyo
espesor sea igual o menos a 8mm, se pesa el pesa filtro y se
tapa. c) Se abre ligeramente la tapa del pesa filtro y se calienta
alrededor de 2
horas. d) Retirar el pesa filtro de la estufa, dejar enfriar en
un desecador. e) Cerrar la tapa del pesa filtro y cerrar
IV) MATERIALES 1. Luna de reloj 2. Balanza 3. Desecador 4.
Arcilla (bentonita)
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V) RESULTADO DEL ANALISIS Colocamos 10g de arcilla en una pesa
de filtro previamente secado a 105-110 C y distribuidos con un
espesor de alrededor 4mm, y lo pesamos.
Lo calentamos alrededor de 2 horas.
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Procedemos a pesar nuevamente.
P1 = 67.5 (peso del pesa filtro y su tapa) P2 = 72.3 (peso del
pesa filtro, su tapa y la arcilla hmeda) P3 = 72 (peso del pesa
filtro, su tapa y la arcilla seca)
%Humedad = ()( ) 100
%Humedad = (.)(..) 100
%Humedad = 6.25% de humedad
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PRACTICA N6: DETERMINACION DE LA HINCHABILIDAD
I) OBJETIVOS - Leer el volumen aumentado que corresponde al
sedimento.
II) FUNDAMENTO TEORICO
Una bentonita es una roca compuesta esencialmente por minerales
del grupo de las esmectitas, independientemente de cualquier
connotacin gentica. Los criterios de clasificacin utilizados por la
industria se basan en su comportamiento y propiedades
fisico-qumicas; as la clasificacin industrial ms aceptada establece
tipos de bentonitas en funcin de su capacidad de hinchamiento en
agua:
* Bentonitas altamente hinchables o sdicas
* Bentonitas poco hinchables o clcicas
* Bentonitas moderadamente hinchables o intermedias
El trmino fuller'earth, tambin conocidas en espaol como tierras
de batn, los ingleses lo usan para denominar a arcillas
constituidas fundamentalmente por montmorillonita con Ca como catin
de cambio, mientras que los americanos se lo dan a arcillas
paligorskticas. A las bentonitas clcicas que los ingleses denominan
fuller'earth los americanos las llaman bentonitas no
hinchables.
Otras clasificaciones se basan en criterios distintos, as, por
ejemplo, en USA se utiliza el trmino "Bentonitas del Sur" (Southern
Bentonites) como equivalentes de bentonitas clcicas, ya que la
mayor parte de la bentonita clcica norteamericana se explota cerca
del Golfo de Mxico, denominndose "bentonita tipo Wyoming" a las
bentonitas sdicas.
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III) PROCEDIMIENTO
a) Pesar 2g de bentonita previamente secada entre 105-110C. b)
En una probeta de 100cc. Llenar agua destilada hasta unos 80-90cc.
c) Se aade pequeas porciones de arcilla de tal manera que caiga en
el
fondo de la probeta hasta completar los 2 g de la muestra
utilizada. d) Se deja sedimentar durante 24 horas
IV) MATERIALES Y EQUIPOS USADOS EN EL ANALISIS 1. Balanza 2.
Probeta de 100ml 3. Estufa
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V) RESULTADO DEL ANALISIS Pesamos los 2g de bentonita y lo
calentamos.
En una probeta de 100ml aadimos unos 80 ml de H2O destilada y
luego agregamos poco a poco la muestra.
Al dejar sedimentar por 24 horas se observ un ligero aumento de
volumen de unos 2 ml aproximadamente.
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PRACTICA N7: DETERMINACION DE CARBONATOS
I) OBJETIVOS - Determinar el porcentaje de carbonato contenido
en la muestra.
II) FUNDAMENTO TEORICO
En las determinaciones del mtodo de valoracin cido-base se
consideran las determinaciones de carbonatos, bicarbonatos y mezcla
de carbonatos y alcalis. Para este ltimo caso se aplica el mtodo de
titulacin sucesiva donde una cantidad de sustancia se analiza en
presencia de dos indicadores.
Se considera los indicadores ms comunes: anaranjado de metilo y
fenoltalena. Una solucin que contiene carbonatos al ser titulado
con un cido (HCl) hace que se convierta en bicarbonato que
finalmente se transforma en H2CO3 siendo la reaccin:
Na2CO3 + HCl NaHCO3 + NaCl (fenoltalena) NaHCO3 + HCl H2CO3 +
NaCl
Na2CO3 + 2HCl H2CO3 + 2NaCl (anaranjado de metilo) Para
convertir el carbonato en bicarbonato, se necesitar un volumen de
HCl en presencia de fenoltalena igual a la mitad del volumen total
en presencia de Anaranjado de metilo para titular.
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III) PROCEDIMIENTO a) Pesar 2g de bentonita previamente secada y
vaciarlo en un matraz de
250cc. b) Agregar al matraz 5cc. De H2O destilada, luego aadirle
HCl 0.1N en
exceso
c) Llevar la mezcla a ebullicin en una cocina elctrica durante
10-15 minutos. d) Enfriar y diluir con 55cc. de H2O destilada,
luego aadir 4 a 5 gotas de
fenolftalena y valorar con una solucin de NaOH
IV) MATERIALES 1. Balanza 2. Matraz Erlenmeyer 3. Bureta 4.
Soporte universal 5. Envudo 6. Cocina elctrica
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V) RESULTADO DEL ANALISIS Pesamos 2g de bentonita y lo vaciamos
en un matraz. Luego agregamos
agua destilada y HCl en exceso y llevamos a calentar.
Valoramos con el NaOH utilizando como indicador
fenolftalena.
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Resultados:
Datos: Va= 14.7 Vb= 14.6 M= 2
Va= volumen en ml. De HCl 0.10N aadidos inicialmente.
Vb= volumen en ml. De NaOH 0.10 consumido.
M= peso de arcilla (bentonita) en gramos.
%CaCO3 = !"!#$ x100
%CaCO3 = ..
x100 %CaCO3 = 5%
Nuestra muestra contiene 5% de carbonatos.
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4) DISEO DE COLADA
Mediante el colado se manufacturan muchas piezas y componentes
presentando una tendencia importante hacia la automatizacin del
proceso de fundicin (maquinarias y sistemas de control) y la
creciente demanda de piezas fundidas de alta calidad. FUNDICION EN
ARENA La fundicin en arena consiste en colocar un modelo con la
forma de la pieza deseada en arena para crear una impresin,
incorporar un sistema de alimentacin, llenar la cavidad resultante
de metal fundido, dejar que el metal se enfre hasta que se
solidifique, romper el molde de arena y retirar la fundicin. Arena
Se utiliza mayormente arena de slice. Es econmica y de gran
resistencia a altas temperaturas, utilizndose preferentemente la
arena de lago (sinttica), Comnmente se la acondiciona antes de su
uso mediante aditivos tales como arcilla (aglutinante), arenas de
zirconio (ZrSiO4), olivino (Mg2Si04), silicato de hierro (Fe2Si04)
y cromita (FeCr204).
Tipos De Moldes De Arena
Arena de moldeo verde: consiste en una mezcla de arena, arcilla
y agua. Es el material de moldeo ms conocido y se utilizan en
fundiciones grandes (gran resistencia). Molde de caja fra: se
agregan aglutinantes orgnicos e inorgnicos en la arena para lograr
mayor resistencia. Son dimensionalmente ms precisos y costosos.
Molde no cocido: se mezcla una resina sinttica lquida con la arena
dejando endurecer a temperatura ambiente (curado en fro). Los
componentes principales de los moldes de arena son: el molde mismo,
la copa de vaciado, el bebedero, el sistema de alimentacin, las
mazarotas, los corazones y los respiradores.
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MODELOS Los modelos se utilizan para moldear la mezcla de arena
a la forma de la fundicin. Pueden ser fabricados de una combinacin
de materiales para reducir el desgaste. Son de diseo diverso segn
la aplicacin y requerimiento econmico. Estos deben prever la
contraccin del metal, la facilidad de extraccin del molde de arena
y un flujo adecuado del metal en la cavidad del molde.
CORAZONES Los corazones se utilizan para fundiciones con
cavidades o pasajes internos. Se colocan en la cavidad del molde
antes de la colada y son extrados de la pieza terminada durante la
limpieza y el procesamiento posterior. Por lo general se fabrican
de manera similar a los moldes.
MAQUINAS PARA EL MOLDEO DE LA ARENA Se utilizan para compactar
la mezcla de arena alrededor del modelo logrando alta calidad y
velocidad de produccin. Estas pueden ser de moldeo vertical sin
caja, por lanzadores de arena, moldeo por impacto y moldeo por
vaco.
PRCTICA DE FUNDICIN EN ARENA Antes del vaciado del metal fundido
en la cavidad del molde, ste debe estar sujetado para impedir la
separacin de las secciones. Se debe minimizar la turbulencia,
permitir el escape de aire y de gases, mantener los gradientes de
temperatura apropiado y suministro de metal durante la
solidificacin. Una vez desmoldada, se eliminan las capas de arena y
xido adheridas a la fundicin, as como tambin las mazarotas y
sistemas de alimentacin. Debido a que el acabado superficial
depende del molde utilizado, son generalmente speras y
granuladas.
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MOLDEO EN CASCARA La fundicin en molde consiste en calentar el
modelo sobre un metal ferroso o de aluminio (175-370C) recubierto
con un agente separador (silicn) y sujeto a una cmara que contiene
arena fina con 2,4 a 4 % de aglutinante de resina termoestable la
cual recubre el modelo (por volteo o soplado). Este conjunto se
coloca dentro de un horno para completar el curado de la resina.
Este proceso puede producir muchos tipos de fundicin con estrecha
tolerancias dimensionales y un buen acabado superficial.
FUNDICION EN MODELO CONSUMIBLE El proceso de fundicin de modelo
consumible utiliza en modelo de poliestireno, el cual se evapora en
contacto con el metal fundido para forma una cavidad para la
fundicin. Para ello se colocan perlas de poliestireno crudo
desechable con 5 a 8 % de pentano en un dado precalentado (de
aluminio) dejando que se expanda y tome la forma de la cavidad del
dado y se aplica ms calor a fin de fundir y unir las perlas entre
s. El modelo as obtenido se coloca en una caja de moldeo junto con
arena compactada y sin retirarlo se vaca el metal fundido en el
molde la cual vaporiza el modelo. Aplicaciones tpicas para este
proceso son las cabezas de cilindro, los cigeales, los componentes
de frenos y los mltiples para automvil.
FUNDICION EN MOLDE DE YESO La fundicin en molde de yeso emplea
sulfato de calcio con la adicin de talco y harina de slice para
mejorar la resistencia del molde y controlar el tiempo requerido
para el curado del yeso. Estos componentes se mezclan con agua y el
barro resultante en vaciado sobre el modelo. Las piezas obtenidas
tienen detalles finos con un buen acabado superficial, presenta una
estructura de grano ms uniforme y con menos deformacin por lo
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que se conoce como fundicin de precisin y se utiliza nicamente
para aluminio, magnesio, zinc y algunas aleaciones en base a
cobre.
FUNDICION EN MOLDE CERAMICO El proceso de fundicin en molde
cermico es similar al proceso de molde de yeso, con la excepcin que
utiliza materiales refractarios para el molde hacindolo adecuado
para aplicaciones de altas temperaturas. Las piezas que tpicamente
se fabrican son impulsores, cortadores para operaciones de
maquinado, dados para trabajo en metal y moldes para la fabricacin
de componentes de plstico o de hule.
FUNDICION POR REVESTIMIENTO En el proceso de fundicin por
revestimiento, el modelo es revestido con un material refractario
(slice fina) y presenta la ventaja de ser reutilizables. Este
proceso resulta adecuado para la fundicin de aleaciones de alto
punto de fusin con un buen acabado superficial y tolerancias
dimensionales. Las piezas tpicas que se fabrican son componente
para equipo de oficina as como componentes mecnicos como engranes,
levas, vlvulas y trinquetes.
FUNDICION AL VACIO En la fundicin al vaco se reduce la presin
del aire en el interior del molde aproximadamente dos terceras
partes de la presin atmosfrica, lo que permite la succin del metal
fundido en las cavidades del molde que es sujeto con un brazo
robtico y es sumergido parcialmente en el metal fundido que se
encuentra en un horno de Induccin. Este proceso es adecuado para
formas complejas de pared delgada con propiedades uniformes.
Usualmente involucran metales reactivos tales como aluminio,
titanio, zirconio y hafnio.
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FUNDICION EN MOLDE PERMANENTE En la fundicin en molde permanente
los moldes se fabrican de hierro colado, acero, bronce, grafito o
aleaciones de metal refractario recubiertos por un barro
refractario o grafito a fin de incrementar la vida til. Estos son
calentados antes del vaciado del metal fundido para facilitar el
flujo y reducir el dao por gradiente trmico. Las piezas tpicas
fabricadas son pistones automotrices, cabezas de cilindro, las
bielas, los discos para engranes y utensilios de cocina.
FUNDICION A PRESION En el proceso por fundicin a presin, el
metal fundido es obligado a fluir hacia arriba por presin de gas en
un molde de grafito o de metal y es mantenida hasta que el metal se
haya solidificado totalmente dentro del molde. Este procedimiento
es utilizado para fundiciones de alta calidad.
FUNDICION CENTRIFUGA La fundicin centrifuga utiliza la fuerza de
inercia causada por la rotacin para distribuir el metal fundido en
las cavidades del molde la cual puede clasificarse como:
Fundicin centrfuga verdadera: se producen piezas cilndricas de
buena calidad, precisin dimensional y detalle superficial tales
como bujes, camisas de cilindro de motos y anillos de cojinete.
Fundicin semicentrfuga: se utiliza para colar piezas con simetra
rotacional. Centrifugados: el metal fundido se vaca sobre el eje de
rotacin y es obligado a pasar por el molde debido a la fuerza
centrfuga.
HORNOS DE FUSIN Los hornos se cargan con materiales de fusin
consistentes de metal, elementos de aleacin y otros materiales como
el fundente y formadores de escorias o escorificantes. La seleccin
del horno depende de: consideraciones econmicas, composicin y punto
de fusin de la aleacin a fundir, control de la atmsfera del
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horno, capacidad y rapidez de fusin, consideraciones ecolgicas,
suministro de energa y disponibilidad. Los hornos de fusin
comnmente utilizados son: Hornos de arco elctrico: se utilizan
ampliamente y presentan ventajas como rapidez de fusin, menor
contaminacin y capacidad de conservar el metal fundido para efectos
de aleacin.
Hornos de induccin: tiles en fundidores pequeas de composicin
controlada. Estos pueden ser de induccin sin ncleo (corriente de
alta frecuencia para mezclado) de ncleo (corriente de baja
frecuencia para sobrecalentar)
Hornos de crisol: son calentados por medio de diversos
combustibles (gas, petrleo combustible, electricidad) y permiten la
fundicin de muchos metales ferrosos y no ferrosos.
Cubilotes: son recipientes de acero verticales recubiertos de
refractario cargados con capas alternadas de metal, coque y
fundente. Permiten elevadas velocidades de fusin y cantidad de
metal fundido.
Fusin por levitacin: el metal a fundir es suspendido
magnticamente y mediante una bobina de induccin se funde y fluye
hacia un molde colocado debajo de la bobina. Estas fundiciones estn
libres de inclusiones y tienen una estructura de grano fino
uniforme.
CONSIDERACIONES DE DISEO Los principios de diseo fueron
establecidos principalmente debido a la experiencia prctica.
Actualmente se est adoptando el uso de mtodos analticos, modelado
de procesos y tcnicas de diseo y manufactura asistida por
computadora con la finalidad de mayor productividad, calidad y
menor costo de las piezas fundidas.
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Diseo Para La Fundicin En Molde Desechable Esquinas, ngulos y
espesor de la seccin: se deben evitar concentradores de tensiones
que puedan causar agrietamiento durante la solidificacin y los
cambios de seccin deben ser suaves. reas planas: se debe evitar
reas grandes que puedan torcerse por gradiente de temperatura o
formar un mal acabado superficial por flujo no uniforme.
Contracciones: debern existir tolerancias en las dimensiones del
modelo durante la solidificacin y enfriamiento. Lnea de particin:
es deseable que quede a lo largo de un plano nico Angulo de salida:
permite la extraccin del modelo sin daar el molde Tolerancias
dimensionales: deben ser tan amplias como sea posible y dependen
del proceso de fundicin, tamao y tipo de modelo usado. Holgura de
maquinado: previstas debido a operaciones adicionales sobre el
diseo. Esfuerzos residuales: se deben a diferentes velocidades de
enfriamiento y su relajacin evita distorsiones en aplicaciones
crticas.
Diseo Para La Fundicin En Molde Permanente Son similares a los
correspondientes a la fundicin en molde consumible. Involucran
consideraciones especiales para su diseo y herramental y presentan
mayor precisin dimensional.
COLADA El proceso de colada se usa para colar o moldear
materiales como metales, plsticos y cermicas. La colada se puede
clasificar por el tipo de molde utilizado ( permanente o no
permanente ) o por la forma en la cual entra el material al molde
(colada por gravedad y fundicin a presin ).
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DISEO DE COLADA REALIZADA EN EL TALLER DE METALURGIA
P0 = 222.5g P0 : Peso de la pieza.
P = P0 + 35%P0 = 0.3Kg P: Peso bruto de la pieza.
H = 14cm H : Altura de la colada.
E = 5mm E : Espesor predominante.
S = 1.44 S : Factor.
C = 0.55 C : Factor de velocidad.
D= 2.7Kg/cm3 D: Densidad del aluminio.
Calculo del tiempo de colada:
T = &() = 1.4450.3 = 1.65s
Calculo del rea de ataque:
a = .-
.-/-0-1 = .-.
.-.--. = 0.74cm2
Calculo de la seccin del canal:
Scanal = a = 0.74 = 1.11cm
2
Calculo de la seccin del bebedero:
Sbebedero = Scanal = 1.11 = 1.48cm
2
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Calculo del dimetro del bebedero:
Sbebedero = 2-
=4-.2 = 1.37cm
Preparamos nuestro molde con la arena del rio chilln.
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Nuestro molde est listo para la fundicin.
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Procedemos a encender el horno y esperamos que se funda el
aluminio.
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Procedemos hacer la colada.
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Resultado de la fundicin que obtuvimos.
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5) CONCLUSIONES
La arena del rio chilln que tuvimos como muestra se puede usar
como arena de moldeo y obtener productos pequeos y gruesos de buena
calidad.
La arena del rio chilln contiene 5% de arcilla lo que lo hace
tener propiedades similares a la arena verde.