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• Jairo Ramos

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10.18 Describa los eventos mostrados en la figura 10.5. R: Debido a un mayor rango de congelación, el hierro fundido forma una extensa estructura dendrítica y requiere una cantidad considerable de tiempo para solidificarse. El acero, por otro lado, tiene un rango de congelación más corto y, por lo tanto. tiene menos estructura dendrítica. Sin embargo, a medida que aumenta el carbono en el acero, hay una mayor tendencia a formar dendritas y, por lo tanto, aumenta el tiempo de solidificación. El efecto de un molde frío es disminuir en gran medida el tiempo de solidificación del metal, y esto limita la formación de dendritas. 10.26 ¿Los enfriadores externos son tan efectivos como los internos? Explique su respuesta. R: La respuesta depende de la ubicación de los enfriadores en el molde. Es decir, si una superficie necesita ser enfriada (por ejemplo, para solidificar direccionalmente una fundición), entonces un enfriamiento externo es tan efectivo como un enfriamiento interno, sin embargo, si requiere enfriamiento en cierta profundidad debajo de la superficie de una fundición. Para esta condición, un enfriamiento interno sería más efectivo. 10.34 Si examina un cubo de hielo común, verá cavidades y grietas en el mismo. Sin embargo, algunos cubos de hielo son de forma tubular y no tienen cavidades de aire o grietas apreciables en su estructura. Explique este fenómeno. R: El hielo se expande cuando se solidifica y necesita enfriarse lo suficiente antes de que se desarrollen tensiones que agrieten el hielo. El motivo es que el cubo de hielo comienza a solidificarse en sus superficies exteriores; el interior se contrae a medida que se enfría. Dado que no hay elevador ni un medio equivalente, el cubo de hielo desarrolla micro grietas en el interior. Las piezas tubulares de hielo se forman por la exposición del agua a los tubos de cobre que tienen un refrigerante bombeado a través de ellos. Por lo tanto, se solidifican desde el interior hacia afuera. 10.42 Se vacía aluminio puro en un molde de arena. El nivel del metal en la copa de vaciado es 8 pulgadas por encima del nivel del metal dentro del molde y el canal de alimentación es circular con un diámetro de 0.5 pulgadas. ¿Cuál es la velocidad y el gasto del flujo de metal dentro del molde? ¿El flujo es laminar o turbulento? R: Para resolver este problema usaremos la ecuación (10.3), asumiendo que la presión no cambia apreciablemente en el canal y que no hay fricción en el bebedero, el flujo seria

h1 +

v 21 v 22 =h2 + 2g 2g

Si suponemos que la velocidad en la parte superior del bebedero es muy baja, entonces v1 = 0. Por lo tanto, la velocidad en la parte inferior del bebedero es de

v 22=2 g ( h 1−h2 ) ⇒ v 2=√ 2 gΔh=√ 2∗9.81∗0.2032 = 1.997 m/s

donde: h=8 pulg= 0.2032m D=0.5 pulg= 0.0127m

El gasto del flujo es: Q=v 2∗A → v 2∗π

D2 0.01272 m3 →1.997∗π =0.000253 4 4 s

El número de Reynolds (ecuación (10.6)) para verificar si el flujo es laminar o turbulento

ℜ=

vDρ 1.997∗0.0127∗2700 → =68477.13>2000 por ende el flujo es turbulento η 0.001

10.50 La prueba de fluidez mostrada en la figura 10.9 sólo ilustra el principio de esta prueba. Diseñe una configuración para dicha prueba que muestre el tipo de materiales y el equipo a utilizar. Explique el método por el que determinaría la longitud del metal solidificado en el pasaje espiral. R: El material que se utilizara en esta prueba es el aluminio ya que es uno de los metales más fáciles de conseguir y uno de los metales que su temperatura de fusión es menor a los metales más conocidos como el cobre y la plata (temperatura de fundición o fusión del aluminio 660.3°C) este metal podemos conseguirlo ya sea de lastas de cervezas o latas de refrescos ya usadas, los equipos a utilizar para poder fundir ese metal y salificarlo es; arena cernida(sin grumos), madera para realizar el molde en espiral, agua para humedecer la arena, un horno para poder fundir el aluminio. El método que utilizaría para poder medir la longitud del metal (aluminio) en esas circunstancias sería, los medidores de espesores por ultrasonido estos son usados comúnmente para medir piezas fundidas huecas con geometrías complejas.