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PAULA ANDREA RAMIREZ P

ANA MILENA ANGARITA A

CARLOS HERNAN BENAVIDES Q

CARLOS MAURICIO TARAZONA C

LABORATORIO DE PROCESOS DE MO

06/04/2014

DETERMINACIN DE LA DISTRIBUCIN GRANULOMTRICPOR VA SECA, CLCULO DEL NDICE DE FINURA A.F.S. Y

EXAMEN DE LA FORMA DE LOS GRANOS DE UNA ARENA DMOLDEO (MUESTRA B3-3).

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INFERIOR A 0,02mm DE UNA ARENA DE MOLDEO

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DETERMINACIN DE LA DISTRIBUCIN GRANULOMTRICA POR VA

SECA, CLCULO DEL NDICE DE FINURA A.F.S. Y EXAMEN DE LA FORMADE LOS GRANOS DE LAS ARENAS.

PAULA ANDREA RAMIREZ PANA MILENA ANGARITA ACARLOS HERNAN BENAVIDES QCARLOS MAURICIO TARAZONA C

PRESENTADO A:INGENIERO HUBER ANAYA

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDERFACULTAD DE INGENIERIAS FISICOQUIMICAS

INGENIERIA METALURGICA Y CIENCIA DE MATERIALESLABORATORIO DE HIDRO Y ELECTROMETALRGIA

BUCARAMANGA2014

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OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

Calcular en ndice de finura A.F.S y determinar la forma de los granos de la arena,mediante la representacin grfica de los elementos mayores a 0,02 mm de lamisma.

OBJETIVOS ESPECIFICOS

Graficar la multiplicacin de los pesos de la arena retenida en cada tamiz con surespectivo multiplicador Vs tamao de partcula.

Observar la forma de los granos de la arena con la ayuda de una lupa y compararel resultado con la clasificacin de la forma de las arenas ya existente.

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MARCO TEORICO

El ndice de finura es una rpida referencia para describir el tamao medio de unapartcula de una muestra de arena. Existen dos definiciones para describir este parmetrode las arenas de moldeo1:

1. Es el nmero equivalente a un tamiz que tenga ese nmero de mallas por pulgadalineal, por el cual pasara justamente el 100% de la arena si la misma tuviera untamao de grano uniforme (es decir que todos los granos contenidos en la arena

fueran exactamente del mismo tamao), y as este Nmero o ndice de grano,tambin equivale al grano medio (MK).

2. Es el nmero equivalente a un tamiz por el cual pasara el 50% de la arena yretendra el 50% restante. Esto es por lo tanto tambin, el tamao medio MK delos granos contenidos en la arena y el ndice de finura.

Segn la revista FUNDIpress, el clculo del ndice de finura se emplean las proporcionesen peso de las fracciones individuales de los tamices. Estas proporciones en peso sonmultiplicadas por los factores multiplicadores correspondientes, descritos en la tabla 1. Lasuma de los productos es dividido entre el peso total de la muestra:

De acuerdo a la finura de las arenas para su empleo en fundicin, se pueden clasificar encinco grandes grupos, lo que se puede ver en la f igura 1.

1Arenas de slice: Materia prima bsica en la industria de la fundicin. Jos Expsito. Texto disponible en

lnea en: http://www.pedeca.es/revistaonline/fundipress/45/files/assets/basic-html/page40.html.

http://www.pedeca.es/revistaonline/fundipress/45/files/assets/basic-html/page40.htmlhttp://www.pedeca.es/revistaonline/fundipress/45/files/assets/basic-html/page40.html

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Tabla 1. Factores multiplicadores para cada tamiz. Tomada de la gua de laboratorio deprocesos de moldeo de la Universidad Industrial de Santander.

Figura 1. Clasificacin de las arenas de acuerdo a su ndice de finura. Tomada dehttp://www.pedeca.es/revistaonline/fundipress/45/files/assets/basic-html/page43.html

Las arenas muy gruesas son empleadas fundamentalmente en la fabricacin de calderasy radiadores, donde se necesita una gran permeabilidad. Las arenas medias son lasarenas estndar para la fabricacin de moldes y machos para su empleo en lasfundiciones de base hierro grafticas. Las arenas finas son frecuentemente empleadaspara la fabricacin de las arenas pre-revestidas (proceso de cscara) producciones depequeas piezas altamente aleadas, y cuando se requieren piezas de poco espesor quenecesitan de un gran acabado superficial.

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MATERIALES Y EQUIPO

11 tamices A.F.S. N. 6-12-20-30-40-50-70-100-140-200-270.

Tamizador por sacudidas.

Juego de brochas.

PROCEDIMIENTO

Figura 2.Procedimiento para determinar el ndice A.F.S y la forma de una arena de moldeo.

Coloque los tamices uno encima deotro en orden creciente de abertura de

malla ajustndolos perfectamente.

Introducir 50 gr. de arena, en el tamizsuperior (N 6 en la serie A.F.S.) que

previamente ha sido lavada, exenta dearcilla y secada a 105 110 C en una

estufa.

Fijar la serie de tamices en el tamizador por sacudidas, ytamizar por espacio de 15 minutos.

Recolectar con mucho cuidado la cantidadde arena retenida en cada tamiz, colocarlasobre un recipiente apropiado y pesarla al

centigramo.

La suma de los pesos del material retenido debe ser iguala la masa inicial de la arena con un error de + 0 0.3%.

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RESULTADOS

La muestra de arena que se tom para ser tamizada tena un peso de 49,40 gramos.Despus del tamizado, al sumar el retenido de cada tamiz, la muestra de arena tuvo unpeso de 49,18 gramos. Esto indica que hubo una prdida de material debido al trasladode cada tamiz a la bandeja para ser pesado. La prdida total de arena en el procesoequivale a 0,44%.

La siguiente tabla muestra los datos para obtener el ndice de finura.

Tabla 2. Resultados de datos para determinar el ndice de finura.

50,0508337

mallapeso retenido

[gr]

factor

multiplicador

peso del

producto [gr]

(peso

retenido*factor

multiplicador)

bandeja 0,87 300 261

270 0,43 200 86

200 0,85 140 119

140 1,57 100 157

100 3,22 70 225,4

70 10,66 50 533

50 17,67 40 706,8

40 9,86 30 295,8

30 3,7 20 7420 0,35 10 3,5

12 0 5 0

6 0 3 0

Suma 49,18 ----------- 2461,5

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Al comparar las formas tanto de la arena patrn (completamente circular) y la muestra dearena en estudio con ayuda de la lupa, se puede decir que esta ltima tiene una formaentre circular y angular, por lo que se determina que la forma de la arena en estudio essub-angular.

ANLISIS DE RESULTADOS

En el desarrollo de la prctica y la realizacin de clculos, para la muestra de arena B3-3se obtuvo un ndice de finura A.F.S igual a 50,0508337, el cual est ntimamenterelacionado con la forma de los granos que la constituyen. Al comparar este valor con losvalores A.F.S mostrados en la f igura 1, se puede clasificar la muestra de arena como unaarena con un grano grueso. Esta forma es beneficiosa para el proceso de moldeo, ya queproporciona un aumento en la permeabilidad del molde, haciendo que se disminuya laprobabilidad de que se presenten defectos como las porosidades.

En cuanto a la forma, los granos que conforman la muestra de arena se pueden clasificarcomo sub-angulares, gracias a lo observado en el laboratorio. En la f igura 3es posibleapreciar los tres tipos de forma de grano para una arena de moldeo. La arena ideal es la

Figura 3. Clasificacin A.F.S de la forma de partcula. (Izquierda) angular, (centro) sub-angular,(derecha) redonda.

redonda2 ya que una mayor cantidad de granos pueden ser compactados en undeterminado volumen, proporciona buena cantidad de permeabilidad y requiere menor

cantidad de aglutinante para ser recubierto. Es por ello que se puede decir que la muestrade arena B3-3 tiene unas propiedades intermedias puesto que aumenta la permeabilidad,pero no tanto como la forma angular; y requiere menos cantidad de aglutinante para serrecubierta, que un grano angular.

2Texto disponible en lnea en:http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1020150052/1020150052_05.pdf.Pgina 4.

http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1020150052/1020150052_05.pdfhttp://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1020150052/1020150052_05.pdf

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CUESTIONARIO

1. Qu tipo de curva representa la distribucin granulomtrica de las arenas?

La distribucin de los diferentes tamaos de grano es decir el porcentaje de arenaretenido sobre cada tamiz (histograma), da una mejor visin de cmo estn los granoscercanos entre s, o que tan empaquetado se encontrarn cuando se forme un molde o unmacho.

2. Haga la representacin grfica de la distribucin granulomtrica de unaarena formada por varias sedimentaciones.

Figura 3. Peso retenido Vs nmero de malla.

En la figura 3, se muestra la curva de distribucin granulomtrica para la muestra dearena B3-3. En ella se puede observar que la mayor cantidad de granos se encuentranretenidos en la malla 50, y de cierto modo tienen una homogeneizacin en su tamao.Esto de cierto modo beneficia las propiedades finales de la pieza colada, puesto queaumenta la permeabilidad de la arena previniendo la formacin de porosidades. Pero alpresentar granos del mismo tamao, esta arena es mucho ms difcil de compactar, por loque se la pieza final quedar con una superficie muy rugosa.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 50 100 150 200 250 300

Pesor

etenido[

gr]

Nmero de malla

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3. De las siguientes representaciones de la distribucin granulomtrica de tresarenas

a) Cul recomendara para combatir las dartas?

Las dartas son defectos superficiales que se forman por desprendimiento de la arena delmolde en el momento del vertimiento del metal fundido, debido al calor irradiado por ellquido hacia el molde. Este hace que la superficie del mismo se hinche hasta un ciertolmite. Cuando la superficie no soporta la hinchazn, revienta formando una grita ygenerando un desprendimiento de la arena, la cual queda incrustada en la piezasolidificada. Esto suele suceder cuando el molde est hecho con arena en verde degranos muy homogneos de manera que no tienen una alta compactabilidad. Es por eso

que se recomienda el empleo de una arena con una granulometra variable como semuestra en la distribucin granulomtrica nmero dos.

b) Si el ndice de finura es igual, cul tiene mayor permeabilidad?

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La permeabilidad de una arena est ntimamente relacionada con la homogeneidad de losgranos de la arena que la componen. Entre ms homogneos sean, sern ms difciles decompactar quedando intersticios distribuidos en todo el molde en igual proporcin,permitiendo la liberacin de gases producidos en el momento de la colada evitando lasporosidades en la pieza final. Es por ello que se recomienda para este caso una

distribucin granulomtrica homognea, como la presentada en la distribucin de tamaosde granos de arena nmero uno.

c) Cul escogera usted para moldeo?

De las distribuciones granulomtricas de arena mostradas anteriormente, la que seempleara para moldeo es la distribucin nmero tres, puesto que presenta buenacompactabilidad debido a la heterogeneidad de tamao de grano, y buena permeabilidadya que no existe mucha diferencia entre los tamaos de partcula y partcula, quedandoalgunos intersticios beneficiando dicha propiedad.

d) Cul tiene mejor plasticidad?

La distribucin granulomtrica nmero dos tiene la mejor plasticidad debido a que es laarena que tiene mayor cantidad de finos, los cuales en gran medida estn conformadospor arcilla.

e) Cul necesita menos aglomerante y por qu?

La arena que necesita menos aglutinante es la arena de la distribucin granulomtrica

nmero 2, puesto que tiene una mayor compactabilidad debido a la heterogeneidad deltamao de partculas y al contenido de arcilla.

f) Cul no aconseja usted para moldeo y por qu?

Como se mencion en puntos anteriores, para moldeo la arena ideal de las mostradas, esla arena con distribucin granulomtrica de tamao de grano nmero 3, puesto que lostamaos de partculas estn en un punto intermedio, proporcionando buenacompactabilidad y buena permeabilidad.

4. De dos arenas; una con granos redondos y otra con granos angulosos, cultendr mayor permeabilidad para igual ndice de finura?

La arena con granos angulares tendr mayor permeabilidad debido a las variacinde la forma superficial, teniendo algunas formas aguda, haciendo que sea msdifcil de acomodar que una arena de granos redondo. A tener dichas formas

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irregulares se crearn mayor nmero de sitios intersticiales aumentando lapermeabilidad del sistema.

CONCLUSIONES

Se encontr un ndice de finura para la muestra de arena B3-3 igual a 50,0508337,el cual permite clasificar esta arena como una arena de grano grueso, siendo idealpara la elaboracin de moldes para piezas de acero moldeado.

Segn los resultados y clculos obtenidos del desarrollo de la prctica, se puededecir que la muestra de arena B3-3 es una arena con una distribucingranulomtrica de tamao de granos homogneos, los cuales proporcionan unabuena permeabilidad en molde hecho con esta arena.

Se pudo determinar la forma de los granos que conforman la muestra, obteniendocomo resultado una forma angular, la cual debido a su irregularidad geomtrica encada grano, proporciona una excelente permeabilidad.

Gracias a la homogeneidad de tamaos de partcula, la arena no posee muybuena compacatbilidad, por lo que no al emplearla en una colada puede ocasionardefectos superficiales como las dartas.

La permeabilidad y la compactabilidad dependen estrictamente de la distribucingranulomtrica de tamaos de los granos que componen la arena, y de la formade cada uno de ellos. Entre ms homogneo sea el tamao, mayor permeabilidad

y menor compactabilidad; y si la forma es angular proporcionar mayorpermeabilidad gracias a su geometra.

OBSERVACIONES

La prdida de arena se debi primordialmente en el traspaso de la misma ala balanza, lo cual pudo afectar de cierto modo los datos. La sensibilidad dela balanza es de 1 mg, el aire y la exactitud son factores que influyendirectamente en los resultados.

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BIBLIOGRAFA

Arenas de slice: Materia prima bsica en la industria de la fundicin. Jos Expsito. Texto disponibleen lnea en: http://www.pedeca.es/revistaonline/fundipress/45/files/assets/basic-html/page40.html

Texto disponible en lnea en:http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1020150052/1020150052_05.pdf. Pgina4.

Gua de laboratorio de Procesos de Moldeo. Universidad Industrial de Santander.

http://www.pedeca.es/revistaonline/fundipress/45/files/assets/basic-html/page40.htmlhttp://www.pedeca.es/revistaonline/fundipress/45/files/assets/basic-html/page40.htmlhttp://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1020150052/1020150052_05.pdf.%20P%C3%A1gina%204http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1020150052/1020150052_05.pdf.%20P%C3%A1gina%204http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1020150052/1020150052_05.pdf.%20P%C3%A1gina%204http://cdigital.dgb.uanl.mx/te/1020150052/1020150052_05.pdf.%20P%C3%A1gina%204http://www.pedeca.es/revistaonline/fundipress/45/files/assets/basic-html/page40.html