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• Rodrigo Cortés Castillo

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CAPITULO 1 PROPIEDADES DE LAS ARENAS 1.1 Fundamentos de arena para moldeo:

Las arenas de moldeo, son cuerpos complejos que se encuentran en numerosas canteras resultan de la disgregación de las rocas graníticas, arrastradas por las aguas y depositadas por orden de densidad en capas sensiblemente paralelas, metal o mineral reducido por la naturaleza o el hombre a partes muy pequeñas, se componen esencialmente de sílice, arcilla e impurezas diversas.

Para determinar la calidad esencial de la arena de fundición se hace necesaria algunas pruebas periódicas. Las propiedades cambian por contaminación con materiales extraños, por la acción del desmoldeo, por el cambio gradual y la distribución de los tamaños de grano y por la continua exposición de esta a altas temperaturas, las pruebas pueden ser tanto químicas como mecánicas.

Entre las propiedades de las arenas destacan las siguientes.

1.1.1 Permeabilidad:

Se dice que un material es permeable si deja pasar a través de él una cantidad apreciable de fluido en un tiempo dado, e impermeable si la cantidad de fluido es despreciable. La capacidad de adsorción se expresa en porcentaje de absorción con respecto a la masa y

depende, para una misma arcilla, de la sustancia de que se trate. La absorción de agua de arcillas absorbentes es mayor del 100% con respecto al peso.

En este caso la porosidad de la arena es la que permite la permeabilidad, y el escape de los gases y vapores formados en el molde.

1.1.2 Resistencia: La arena debe ser cohesiva hasta el grado de que tenga suficiente unión, tanto el contenido de agua como el de arcilla, afecta la propiedad de la cohesión.

La hidratación y deshidratación del espacio ínter laminar son propiedades características de las arenas de moldeo, y cuya importancia es crucial en los diferentes usos industriales. La absorción de agua en el espacio ínter laminar tiene como consecuencia la separación de las láminas dando lugar al hinchamiento. Este proceso depende del balance entre la atracción electrostática catión-lámina y la energía de hidratación del catión. A medida que se intercalan capas de agua y la separación entre las láminas aumenta, las fuerzas que predominan son de repulsión electrostática entre láminas, lo que contribuye a que el proceso de hinchamiento pueda llegar a disociar completamente unas láminas de otras.

1.1.3 Plasticidad:

Las arcillas son eminentemente plásticas. Esta propiedad se debe a que el agua forma una envuelta sobre las partículas laminares produciendo un efecto lubricante que facilita el deslizamiento de unas partículas sobre otras cuando se ejerce un esfuerzo sobre ellas.

La elevada plasticidad de las arcillas es consecuencia, nuevamente, de su morfología laminar, tamaño de partícula extremadamente pequeño (elevada área superficial) y alta capacidad de hinchamiento.

Generalmente, esta plasticidad puede ser cuantificada mediante la determinación de los índices de Atterberg (Límite Líquido, Límite Plástico y Límite de Retracción). Estos límites marcan una separación arbitraria entre los cuatro estados o modos de comportamiento de un suelo sólido, semisólido, plástico y semilíquido o viscoso.

La relación existente entre el límite líquido y el índice de plasticidad ofrece una gran información sobre la composición granulométrica, comportamiento, naturaleza y calidad de la arcilla. En gran parte, esta variación se debe a la diferencia en el tamaño de partícula y al grado de perfección del cristal. En general, cuanto más pequeñas son las partículas y más imperfecta su estructura, más plástico es el material.

1.1.4 Refractariedad: Es la cualidad que presenta la arena de resistir, las temperaturas elevadas de los metales colados, un molde de arena verde debe resistir la temperatura de vaciado de la aleación fundida, la arena sílice en forma pura (98% SiO2) tiene un punto de fusión de aproximadamente 3100 ˚F

(1704 ˚C ) si el contenido de SiO2 en la arena se reduce

entonces el punto de fusión descenderá. Existen barios subgrupos de arenas base sílice, como la arena de lago por ejemplo que tienen porcentajes reducidos de SiO2 y temperaturas correspondientes de fusión de aproximadamente 2800˚F (1538 ˚C) dependiendo de la composición de la arena. Las temperaturas de vaciado de los hierros fundidos y las aleaciones no ferrosas están generalmente bastante debajo de esas temperaturas de fusión, es mas importante comprender que el contenido de sílice de la arena del sistema se reduce a nivel critico, el acabado superficial de los vaciados de alecciones con altas temperaturas puede deteriorarse debido a la perdida de capacidad refractaria. Una adición constante de arena nueva en el sistema ayuda a reponer el contenido de sílice del mismo y a drenar las cantidades excesivas de cenizas, finos y arcilla destruida térmicamente. Este flujo de arena nueva puede ser el resultado proveniente de corazones que es separada de las piezas durante el desmoldeo.

1.2 Tipos de arenas:

Las arenas son rocas sedimentarias detríticas no cementadas formadas por clastos cuyo diámetro oscila entre 1/16 y 2 mm, están formadas mayoritariamente por granos de cuarzo o silicatos.

Las rocas se dividen en tres grupos Conglomerados, areniscas y

arcillas, a las que corresponden entre los sedimentos recientes las grabas, las arenas y los fangos detríticos. En contraste con las arenas de fundición existen dos tipos de arenas:  Arena para moldeo en seco  Arena para moldeo en verde

1.2.1 Arena para moldeo en seco: Con esta arena se hacen moldes que antes de la colada se someten a un secado ,cuya finalidad es aumentar la cohesión de la arena ,con el fin de que soporte mejor la acción mecánica del metal fundido ,acrecentar la permeabilidad y absorber parte de los gases que se producen en el curso de la colada.

1.2.2 Arena para moldeo en verde: Con este tipo de arena se confeccionan moldes en los que se vierte la colada sin someterlos a ningún secado.

Esta arena implica un sistema de moldeo más económico y permite producciones en serie y un empleo menor de cajas de moldeo. A pesar de esto, no todas las piezas se pueden producir

con el moldeo en verde, particularmente las piezas grandes son

difíciles de hacer con este sistema.

1.2.3 Origen: Las arenas de fundición tienen un origen común .La roca madre de la cuál se derivan es el granito, compuesto de feldespato, cuarzo y mica. El feldespato (silicato doble de aluminio y potasio o sodio) actúa de sustancia aglomerante de la mica y el cuarzo: bajo la acción tenaz y constante de los agentes atmosféricos se disocian los dos silicatos que componen al feldespato. El silicato de aluminio, al hidratarse se convierte en arcilla,

mientras que los silicatos de potasio o de sodio (como tales, o transformados en carbonatos por la acción del anhídrido carbónico del aire) son arrastrados por las aguas meteóricas. De este modo se han constituido los vastos depósitos de arenas naturales , las cuales , por otra parte presentan características diferentes según que el proceso de disgregación esté mas o menos avanzado (en este último caso existen residuos de feldespato , que es fusible y disminuye la refractariedad de la arena ) y que la disociación se haya realizado en el mismo lugar donde se encuentra la arena (arenas arcillosas naturales con porcentajes variables de arcilla ) o con acciones de transporte que forman depósitos distintos de arena silícea y de arcilla.

No siempre puede usarse la arena en la fundición tal como llega de los depósitos, sino que debe someterse a algunos procesos de modificación, que se efectuaran después de una serie de pruebas adecuadas para el estudio de sus características técnicas.

El conjunto de estas pruebas, lo mismo las destinadas a comprobar las características del material que llega de los depósitos, como los de la mezcla que servirá para el moldeo, constituye lo que se llama comprobación de la arena. Los casos de modificación de las arenas se presentan cuando se procede a la mezcla de arenas de tipo diverso (sea para variar la distribución del grano, sea para rebajar o reforzar

la

arena)

o

bien

a

la

aglomeración

del

aglutinante.

En el primer caso se trabajan arenas naturales y en el segundo arenas sintéticas o aglomeradas que se obtienen partiendo de arenas silíceas lo mas puras posibles a las cuales se añaden en diversos porcentajes, sustancias aglutinantes.

El uso de las arenas sintéticas se ha incrementado notablemente en el último decenio y su empleo creciente se justifica con las innegables ventajas que presentan con respecto a las arenas naturales. En primer lugar , posee unas características mas uniformes y , por otra parte , la arena base esta exenta de polvo impalpable , ya que el aglutinante se añade en cantidades previamente comprobadas a fin de reducir al máximo el límite de humedad y obtener no solo una refractariedad más elevada , sino también una mayor permeabilidad .

En cambio, el intervalo de humedad que permite la elaboración es mucho mas restringido en las arenas sintéticas que las naturales, se secan más rápidamente y ofrecen más dificultades para el acabado y la separación de los moldes.

1.2.4 Constitución: Las arenas para moldeo están conformadas por sílice y arcilla.

a) Sílice:

Mineral formado por silicio y oxígeno. Si es anhidro, forma el cuarzo y, si está hidratado, el ópalo, el cuarzo es una sustancia muy abundante en la naturaleza, esta formado por sílice casi pura .Las piedras raras como el ágata, la amatista, etc. son cuarzo coloreado por óxidos metálicos. Es el mineral más común, compuesto por dióxido de silicio, o sílice, SiO2. Distribuido por todo el mundo como componente de rocas o en forma de depósitos puros, es un constituyente esencial de las rocas ígneas, como el granito, la riolita y la pegmatita, que contienen un exceso de sílice.

El cuarzo forma vetas y nódulos en rocas sedimentarias, sobre todo en caliza. La arenisca, roca sedimentaria, se compone sobre todo de cuarzo. Cuando se calienta hasta 573 °C, se convierte en cuarzo superior que tiene distinta estructura cristalina y propiedades. Sin embargo, cuando se enfría, el cuarzo superior vuelve a su estado inferior. Entre 870 y 1.470 °C, el cuarzo se encuentra en un estado llamado tridimita, y sobre 1.470 °C, su forma estable se conoce como cristobalita. Cerca de 1.710 °C, el mineral se funde.

Los metales preciosos, como el oro, se encuentran en cantidad suficiente en las vetas de cuarzo como para justificar la extracción de este mineral. El cuarzo es también el constituyente principal de la arena.

La sílice es la base de las arenas de moldeo, se presenta bajo el aspecto de granos más o menos gruesos y redondeados que confieren a las arenas grados de finura muy variados.

b) Arcilla:

Su componente principal es la caolinita y por sílice y alúmina. La alúmina pura, anhidro (combinación de aluminio y oxigeno) es un cuerpo muy duro: el corindón se emplea para la confección de muelas general y es prácticamente incoloro.

La alumina anhidro, coloreada por óxidos metálicos da el esmeril (negro) y los rubíes (rojo), los zafiros, etc. que son piedras preciosas de gran dureza. La arena Sílica (SiO2) se encuentra en muchos depósitos naturales, y es adecuada para propósitos de moldeo por que puede resistir altas temperaturas sin descomponerse. Esta arena es de bajo costo, tiene gran duración y se consigue en una gran variedad de tamaño y formas de grano.

La arena sílica pura no es conveniente por si misma para el trabajo de moldeo puesto que adolece de propiedades aglomerantes. Las propiedades aglomerantes se pueden obtener por adición de 8 a 16% de arcilla. Los tres tipos de arcilla comúnmente usados son, la Caolinita, Hilita y Bentonita. Esta ultima, usadas con más frecuencia, proviene de cenizas volcánicas.

Arenas naturales (semisintéticas): estas se han formado por la erosión de las rocas ígneas.

Las arenas de moldeo sintéticas se componen de Sílice lava de granos agudos, a lo que se añade 3 a 5% de arcilla. Con las arenas sintéticas se generan menos gas ya que se requiere menos del 5% de humedad para que desarrolle su resistencia adecuada.

1.3 Ensayos de arenas, tamaños de granos.

1.3.1Tamaño de grano de la arena

Este parámetro es sumamente importante ya que las principales propiedades de la mezcla de moldeo están influenciadas por el tamaño de grano de la arena. Más aún las propiedades de tas piezas moldeadas dependen del tamaño de grano y de la uniformidad en la que los granos de arena están distribuidos, ya que por definición la arena tiene granos de tamaño variable entre 0.05 mm a 2 mm.

Una clasificación muy conocida es la siguiente:

Arena

Índice AFS (i)

Tamaño de granos (mm)

Muy gruesa

18

1-2

Gruesa

18-35

0.5- 1

Media

35-60

0.25 -0.5

Fina

60- 150

0.10-0.25

Muy fina

150

0.05-0.10

1.3.2 Determinación del tamaño de grano

El procedimiento que universalmente es aplicado es el método A.F.S. Muchos países han elaborado sus propias normas pero las diferencias establecidas con respecto al método AFS son insignificantes.

El procedimiento establece que se debe tomar el residuo arenoso obtenido en la determinación del contenido de la arcilla de la mezcla de moldeo. Esta cantidad que fue pesada se tamiza por 15 minutos en un juego de tamices que se indica a continuación. Luego se pesa el contenido retenido en cada tamiz y se obtiene los porcentajes respectivos. Estos porcentajes multiplicados por un factor de la valorización de cada tamiz se pueden obtener el ÍNDICE DE FINURA AFS de acuerdo a la siguiente fórmula:

Índice de finura = i = AFS

% % Se puede también trabajar con 50g de arena sin lavar, pero en el informe correspondiente se deberá indicar el particular.

Número

Apertura (mm)

Factor (a)

6

3.36

3

12

1,68

5

20

0.84

10

30

0.59

20

40

0.42

30

50

0.29

40

70

0.210

50

100

0.149

70

140

0.105

100

200

0.074

140

270

0.053

200

-

300

fondo

Ejemplo de aplicación: Muestra cuenca No 1.

Tamiz Peso

Porcentaje

α

α x*%

6

0

0

3

0

12

0,14

0,28

5

1,4

20

1

2

10

20

30

1,35

2,7

20

54

40

3.00

6

30

180

50

6.35

12,7

40

508

70

9,1

38,2

50

1910

100

14,2

28,4

70

1988

140

2,82

5.64

100

564

200

0,97

1,94

140

271,6

270

0.10

0,2

200

40

F

0,015

0,03

300

9

Total

19,045

98,09

AFS = i = 5546/98

5546

entonces i = 57.0

1.3.3 Influencia del tamaño del grano:

El tamaño del grano de las arenas de moldeo, ejerce una influencia sumamente importante en las propiedades que posee determinada mezcla. Se debe recordar que el tamaño del grano AFS indica un promedio en la finura de la arena de moldeo. La

distribución en cambio indica la forma en la que los granos están concentrados alrededor de un tamiz. Algunas arenas que tienen una alta uniformidad están retenidos en dos o tres tamices máximo.

Número

Retenido

Producto

Gramos

%

6

0

0

0

12

0

0

0

20

0.5

1

10

30

1,8

3,6

72

40

8

16

480

50

17

34

1360

70

11

22

1100

100

3.5

7

490

140

1

2

200

200

0,3

0.6

84

270

0

0

0

Fondo

0,5

1

300

Total

43,6

87.2

4096

Arcilloide

6,4

12,8

50

1009ü

Índice de finura 4096/87.2 = 4

Número

Retenido

Producto

Gramos

%

6

0,2

0,4

1,2

12

3

6

30

20

9

18

180

30

6,5

13

260

40

4,5

9

270

50

3

6

240

70

4

8

400

100

8

16

1120

140

2

4

400

200

1

2

280

270

0,3

0.6

120

Fondo

0,8

1,6

480

Total

42,3

84.6

3781,2

Arcilloide

7,7

15,4

50

100%

Índice de Finura 3781.2/84.6 = 45

1.3.4 Distribución de los granos: Dado el índice de finura AFS (i) se podría considerar definido todo aspecto referido al tamaño de grano, pero no es así, dos arenas con un mismo índice pueden tener una distribución muy diferente. Esto se debe a que el índice i es únicamente un promedio y como tal puede aceptar infinitas combinaciones de composiciones de tamaño sin cambiar, los casos extremos son si a un índice medio i coinciden una distribución que tenga tamaños grandes y pequeños con otra que tenga solo tamaños de grano medios; la primera sería una distribución irregular y la segunda regular. Este hecho influiría directamente en las propiedades de la mezcla de moldeo, particularmente en una tan importante como la permeabilidad. De allí que se vuelve indispensable la elaboración de los histogramas que finalmente permitirán objetimizar cual será el comportamiento de la arena base.

La permeabilidad de una arena es mayor cuanto más concentrada se encuentra la arena en un solo tamiz ya que entonces el tamaño de los granos será el más uniforme.

Es por ello que se crea cada regla práctica que dice que: Una arena base es buena para fundición cuando el sumatorio de los porcentajes retenidos en tres tamices adyacentes es superior al 75%.

%

%

80

80

70

70

60

60

50

50

40

40

30

30

20

20

10

10 0

0 6

12

20

30

40

50

70

140 270 100 200

Buena distribución del grano

6

12

20

30

40

50

70

140 270 100 200

Mala distribución del grano

1.3.5 Formas de grano: La geometría de los granos de arena es un parámetro influyente en las propiedades que posee la mezcla de moldeo y se clasifica en: esféricos, angulosos e irregulares.

La forma de los granos permite establecer el probable comportamiento de la arena. El examen se lo realiza al microscopio. De hecho no existe arenas con todos los granos esferoidales y lo que se debe indicar es que forma es la que predomina. El redondeamiento es un fenómeno provocado por la acción abusiva de un grano sobre otro. Los granos muy redondeados son escasos y no se encuentran por debajo del cedazo No. 70. Se puede indicar que los granos angulosos sintonizan más fácilmente que los esféricos y los finos más que los gruesos.

Para establecer las características de las arenas empleadas contamos con diferentes ensayos, como primer ensayo esta el de tracción el cual consiste en estirar el material hasta la rotura, en este caso en particular no se puede aplicar ya que el material empleado es la arena, pero si podemos usar el ensayó de compresión utilizando la misma maquina, también podemos emplear el ensayo de consistencia, al igual que el análisis granulométrico de la arena.

1.3.6 Ensayo de compresión: El ensayo de compresión se realiza con muestras en forma de cubo o cilíndricas tomadas de una muestra representativa de las mezclas durante el moldeo. Las dimensiones de los cubos o cilindros serán estipuladas por los organismos locales de ensayo.

Cubos de ensayo Los moldes para fabricar los cubos de ensayo serán de acero o hierro fundido, con las superficies interiores paralelas entre sí y terminadas a máquina. No deben utilizarse moldes de madera. Cada molde debe tener una placa de base metálica con una superficie plana que aguante el molde e impida las fugas. Es esencial mantener el molde y la placa de base limpios y ambos deben lubricarse ligeramente par impedir que el mortero se adhiera a los lados. No debe ejercerse un esfuerzo excesivo al juntar los lados.

El cubo, de 100 mm de lado, debe llenarse en tres capas procedentes de tres mezclas distintas. Cada capa debe apisonarse por lo menos 25 veces con una barra de acero de 600 mm de longitud que tenga en su extremo una cara constituida por un cuadrado de 16 mm de lado y cuyo peso se ajuste a la norma local. La superficie del cubo debe quedar lisa.

Hay varias instituciones, como por ejemplo universidades, escuelas de ingenieros, etc., que en circunstancias normales dispondrán de instalaciones para llevar a cabo los ensayos.

1.3.7 Ensayo de consistencia: Este ensayo se realiza para medir la consistencia de la mezcla. La variación de los valores de la consistencia obtenida indica la variación del contenido de agua o de las proporciones de la mezcla, por lo que es útil para comprobar la calidad del mortero producido.

El aparato utilizado para el ensayo consiste en un molde de acero de 100 mm de diámetro en la parte superior, 200 mm en la inferior y 300 mm de altura, y se utiliza en combinación con un atacador de acero de 16 mm de diámetro y 600 mm de longitud redondeado en un extremo (estas dimensiones variarán según las normas locales). El interior del molde debe estar limpio antes de someterlo a ensayo y éste debe colocarse sobre una superficie plana y dura. Se llena el molde con cuatro capas, cada una de las cuales se compacta 25 veces con el atacador. Una vez compactada la capa superior se enrasa el nivel del mortero. Se limpia el mortero que pueda escaparse por la base del molde y éste se levanta verticalmente.

La consistencia será la diferencia entre la altura de la mezcla antes y después de haber levantado el molde. Si alguna probeta se quiebra lateralmente o se desploma debe repetirse el ensayo.

Utilizando la mezcla y la relación agua-arena correcta antes de realizar un moldeo cualquiera, la consistencia media obtenida con varios ensayos nos dará el margen de consistencia aceptable cuando se realice el moldeo. Como la mezcla es una mezcla de

mortero, la consistencia puede resultar exagerada con un pequeño aumento de la relación agua-arena. Por lo tanto, ello resulta una referencia práctica, pero no debe convertirse en un factor predominante cuando las exigencias de la construcción impongan la plena impregnación del refuerzo durante el moldeo.

1.4 Proceso de fundición en verde.

Las arenas verdes están normalmente hechas de arenas sílice (SiO2), el tamaño y distribución de los gramos de arena son en extremo importante para controlar el acabado superficial de las piezas, estas características también afectan la habilidad del molde para apoyar evacuación de los gases formados durante la transformación de agua a vapor y la descomposición de los constituyentes orgánicos de los aglutinantes de los corazones y de los aditivos de la arena verde.

1.4.1 Moldeo en verde:

Moldes de arena en verde. Es el método más común que consiste en la formación del molde con arena húmeda, usada en ambos procedimientos. La llamada arena verde es simplemente arena que no se ha curado, es decir, que no se ha endurecido por horneado. El color natural de la arena va desde el blanco hasta el canela claro, pero con el uso se va ennegreciendo. La arena no tiene suficiente resistencia para conservar su forma, por ello se mezcla con un aglutinante para darle resistencia; luego se agrega un poco de agua para que se adhiera. Esta arena se puede volver a emplear solo añadiendo una cantidad determinada de aglutinante cuando se considere necesario.

Preparación de arenas

Las arenas de cantera, cuya arcilla suele estar irregularmente distribuida, se presentan en forma de grumos, de homogeneización difícil, que no pueden utilizarse directamente para el moldeo. Con el uso, las arenas de moldeo se empobrecen paulatinamente en contenido de arcilla, sobrecargándose de polvo. La preparación de arenas tiene por objeto incorporarle uniformemente, envolviendo los granos de sílice de la arena de moldeo, una cierta cantidad de arcilla fresca, proveniente de la arena nueva, dar a este conjunto una humedad óptima muy homogénea, romper todos los grumos y separar al máximo los granos de sílice rebozados, para airear la arena y transmitirle la máxima permeabilidad se podrá siempre, durante el moldeo, ser reducida mediante apisonado.

1.4.2 Procedimiento:  Desterronado o Triturado (arena vieja).

Cuando la arena nueva secada o la arena de retorno de moldeo se presente en forma de motas duras (arena estufada), obstaculiza la dosificación en el molino. Para obviar este inconveniente, conviene romperla antes de introducirla en el aparato.

En el transcurso de la trituración no se trata de pulverizar los granos de sílice, ya que un triturador no es un molino encargado de reducir los productos a harina. Los molinos trituradores utilizados en fundición deberán, por el contrario, respetar la granulometría de la arena, y su potencia vendrá limitada en tal sentido.

Las motas, si no son duras, se romperán. Un buen divisor será suficiente por lo regular para este trabajo. Los cuerpos extraños resistentes (sílex, fragmentos metálicos, etc.), serán eliminados tal como vengan en el tamiz seleccionador que los evacuará.  Tipos. Estos aparatos están destinados a romper los grumos de la arena nueva, seca y de la procedente del desmoldeo. No se trata de pulverizar la sílice. Los trituradores utilizados son relativamente poco potentes, pero de gran capacidad. Se distinguen:

Triturador de bolas:

Se componen de un tambor interior de fundición dura, montado sobre pivotes, dentro del cual, bolas asimismo de fundición dura chocan unas contra otras. Exteriormente, un tamiz poligonal envuelve el triturador y gira al mismo tiempo que éste. La arena triturada pasa por los tamices y se desliza hacia el molino a través de una tolva. Los rechazos y desechos salen hasta el borde del tamiz y son evacuados por un canalón. El triturador a bolas es un aparato ruidoso. Debe ir dotado d un dispositivo de aspiración de polvo.

Trituradores a muela: Análogos a los molinos de harina, con cuba y muelas superpuestas. Son difíciles de regular, de entretenimiento caro y escaso rendimiento. Trituradores a martillo: Tienen gran capacidad y ocupan poco espacio.

Triturador centrífugo a eje vertical:

Sus muelas o martillos impulsados por la fuerza centrífuga, rompen los grumos contra una cuba cilíndrica a eje vertical. Estos aparatos, en general muy potentes, no se emplean por lo general en unidades de poca capacidad.  Secado: (arena nueva).

La arena natural, tal como viene de la cantera, resulta generalmente demasiado húmeda o, más exactamente de humedad regular.

Es difícil entonces efectuar adiciones precisas a la arena de moldeo. Para obviar este inconveniente se prefiere, en las grandes producciones, secar la arena nueva. Esta operación, sencilla en apariencia, exige una vigilancia rigurosa. Secar la arcilla no significa cocerla, pues entonces se perdería. Conviene pues que en ningún punto del secador la temperatura sobrepase los 300°. Además, la arena no se dejará en este aparato más que el tiempo necesario para la evacuación del agua que contenga. Se evitará así, como puede verse frecuentemente, que la bella arena dorada, cargada en el secador, se transforme a la salida en un polvillo de color rojo de ladrillo o marrón, completamente inerte.

La arena secada se dispondrá seguidamente en stocks suficientes que permitan su enfriamiento a la temperatura ambiente antes de su empleo.  Tamizado (arena vieja, arena nueva).

El tamizado se realizaba antiguamente a mano, consiste en una rejilla fija contra la cual se lanza la arena a pala, con el tiempo se han inventado una gran gama de mecanismos aplicados al arte de separación de arenas según el tamaño de grano. Como ejemplo podemos citar la Tamizadora aireadora a correa, la cual consiste en colocar la arena en la tolva, la cual es arrastrada mediante una correa de acero y lanzada hacia el tamiz.

 Separador magnético (arena vieja).

Se intercalan en el circuito ante del mezclador. Para los metales cuprosos, liberan la arena de partículas, fragmentos ferrosos, puntas, rebabas, hierros, etc.

a) En forma de tambor magnético al que se adapta una correa transportadora. La arena se proyecta en el extremo del transportador. Las partículas magnéticas, retenidas por los imanes colocados en los tambores, siguen la cinta transportadora hasta depositarse debajo del aparato.

b) En forma de imán rectilíneo bajo el cual pasa la arena. El sistema magnético puede estar formado por imanes permanentes, sencillos, de fácil entretenimiento y sin consumo de energía. Con buenos aceros imantados se obtiene una atracción potente y duradera, que ocupa poco espacio. Los dispositivos a electro-imán, hasta ahora los más eficaces, pero de entretenimiento complicado y sujetos siempre a roturas de hilos o a falsos contactos, tienden a ser remplazados por imanes permanentes en aceros especiales.

c) Humidificación y mezclado (arena vieja, arena nueva).

A la arena de moldeo vieja se adicionará arena nueva en cantidad suficiente. Este primer trabajo se opera, bien en seco, o en estado húmedo, y va desde el simple paleado hasta la instalación de tolvas dosificadoras, alimentadas por depósitos y alimentando ellas mismas transportadores destinados al aparato mezclador o amasador.

Por esta operación, cada grano de sílice se reboza lo más regularmente posible en arcilla nueva. El conjunto obtenido debe ser homogéneo, no deben triturarse ni machacarse los granos de sílice, por que ello alteraría la estructura de la arena rebajando su permeabilidad, Por otra parte, aunque la arena sea demasiado gruesa, su granulometría ya se modificará.

Es evidente que el amasado en seco resulta inoperante, por no ser plástica la arcilla seca. Por ello, dicha operación se acompaña de una humidificación que aporta la cantidad de agua necesaria para la máxima cohesión de la arena regenerada. Dicha cantidad de agua se dosificará convenientemente.

La arcilla es un cuerpo impermeable, de plasticidad relativamente débil para las proporciones de humedad utilizadas en el moldeo. La penetración de la humedad en el

interior de las películas de arcilla (por muy delgadas que sean) no es instantánea. El deslizamiento y la repartición, envolviendo a los granos de sílice, de esta arcilla, más o menos homogéneo, se realiza lentamente.

Contrariamente a lo que se pueda pensar, la operación de mezclado no es pues instantánea. La arena deberá ser largamente trabajada, o mejor, trabajada repetidamente con intervalos de reposo, que permitan adquirir a la arcilla la máxima plasticidad con la mínima humedad.

Antes de la mecanización intensiva de las fundiciones, la arena de moldeo se manipulaba varias veces, con rodillo, con frotador, etc. Luego se la dejaba reposar sobre telas húmedas. Eran notables los resultados obtenidos.

En la actualidad, los talleres mecanizados, de gran producción, consumen una enorme cantidad de arena. Para evitar almacenamientos demasiado embarazosos, se hace pasar la arena varias veces por día en el circuito de moldeo. Este método tiene el inconveniente de limitar el tiempo de enfriamiento de la arena. Además, es preciso tener en cuenta su temperatura para acelerar la homogeneidad. A pesar de un control constante y riguroso, este último método de trabajo no puede ser considerado como un progreso técnico.

d) Desintegración o división: (arena vieja, arena nueva).

Al salir del aparato de mezclado, la arena regenerada se presenta en forma de motas, más o menos grandes, y más o menos apelmazadas. Para obtener de la arena el resultado máximo, conviene alejar lo más posible unos de otros granos de arena rebozados de arcilla, a fin de introducir el máximo de aire posible entre ellos. Esta operación, muy importante, se efectúa en aparatos llamados divisores o aireadores. A la salida de estos aparatos, la arena debe sufrir el mínimo de caídas o manipulaciones posibles, a fin de evitar un nuevo agrumado.

En las fabricaciones cuidadas, el paso al divisor precede a un tamizado mecánico e incluso a veces un segundo tamizaje, con tamiz fino, sobre el modelo. El moldeador evitará poner sus dedos sobre éste, mientras la capa de arena no sea de suficiente espesor.

e) Tamizado: En varios puntos del ciclo que recorre en la fundición, la arena puede recibir materias extrañas indeseables: en el moldeo, armaduras, clavos, guías, pasadores; en la colada, toda clase de desechos metálicos, barbas e incluso piezas.

En varios puntos de su circuito es pues interesante tamizar la arena para conservarla limpia. Los tamices serán de mallas cada vez más finas, desde el desmoldeo hasta el divisor de arena preparada. Todos los rechazos de tamizado serán evacuados.

Resultará interesante, examinar estos rechazos de tamiz y vigilar que el retorno de la arena no sirva al mismo tiempo para acarrear las basuras del taller. Sucede con frecuencia que, a pesar del tamizado, la arena continúa sucia. Aparecen entonces dificultades en el moldeo que resultan de la falta de cuidado puesto en le desarenado y retorno de la arena.

Es muy importante la operación de tamizado en las fases de la preparación de arenas, para realizar esta operación tenemos distintos elementos adecuados para este propósito, entre los cuales tenemos:  Simple tamiz manual

Rejilla fija, contra la cual se lanza la arena a pala.  Tamiz a sacudidas, dirigidas mecánicamente.

Las sacudidas horizontales o verticales se obtienen gracias a un dispositivo con leva o excéntrica en conexión con el tamiz.  Tamices vibradores:

En los cuales la vibración resulta de la rotación de una masa excéntrica girando alrededor de un eje vertical u horizontal.  Tamices vibradores eléctricos o neumáticos. En este tipo de tamices no tenemos excéntricas, si no campos magnéticos esenciales para el funcionamiento de la maquina.  Tamices rotativos:

Se despega la arena por mazas que golpean sistemáticamente el tamiz. En todos los sistemas de tamizado, los fragmentos eliminados a mano o mecánicamente salen del circuito de la arena normal, permitiendo así reutilizas estas arenas.