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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LABORATORIO DE FUNDICIÓN

Práctica No. 1

Tema: Reconocimiento del Laboratorio de Fundición

Grupo: GR1

Nombre: Miguel Merino

Fecha de realización: 04/05/2017

Fecha de entrega: 15/05/2017

Calificación:

Objetivos: 

Reconocer las secciones en las que se encuentra distribuido el laboratorio de fundición.



Identificar la señalización y normas de seguridad con las que debemos manejarnos al interior del laboratorio.



Registrar el uso, capacidad, temperatura, estructura y partes que componen cada uno de los hornos que tiene el laboratorio de fundición.

Trabajos: El laboratorio de fundición se encuentra distribuido en las siguientes secciones: 1.- Hornos 2.- Modelaje 3.- Ensayos de Arenas Los hornos en el laboratorio de Fundiciones son: 1. HORNO DE CUBILOTE. Es un horno de estructura de chapa metálica de acero de forma cilíndrica, revestida interiormente de ladrillos refractarios, en su parte inferior tiene dos aberturas una más arriba que la otra denominadas coladera y piqueta de escoria, se carga desde la parte superior con una camilla de arena y chatarra, además de material de combustión leña y coque, alcanzando una temperatura de 1450°C para fundición gris.

El coque es un material mineral de color grisáceo que calienta a altas temperaturas a diferencia del carbón artificial. El coque es inflamado por aire que ingresa

por un

compartimiento en el fondo de la carcasa.

El facilitador para la fusión es la cal, la misma que reacciona con el coque y las impurezas del hierro, se convierte en escoria sobre la fundición para mantenerla caliente y evitando cualquier reacción con la atmosfera.

El horno de cubilote tiene un sistema de precalentamiento que permite aprovechar de forma más eficiente el calor reconectándole en la parte inferior del horno, logrando alcanzar rápidamente hasta 1200°C.

La ventaja del horno es su alta producción y operación económica, pero se la descompensa por su fuerte contaminación al ambiente y la necesidad de mayor personal para su operación. 2. HORNO FIJO. Es un horno de crisol móvil para extracción del colado de aproximadamente 60 Kg de capacidad en Cobre, utiliza combustible diesel y alcanza una temperatura de 1500°C. Su estructura interna es de una gruesa pared ladrillo y material aislante, se encuentra revestido de una chapa metálica de acero con tapa. El crisol está compuesto de grafito puro por su elevado punto de fusión mantiene el material caliente sin que se descomponga el mismo. 3. HORNO A GAS Su combustible es

GLP (gas licuado de petróleo) utilizado en las cocinas el gas se

encuentra sumergido en agua para que alcance la temperatura necesaria para fundir el metal su estructura de revestimiento metálico con tapa, paredes internas de ladrillo refractario, diatomita como material aislante, crisol de capacidad 18 kilogramos en cobre móvil funde preferentemente aluminio y controla su temperatura con el venterol alcanza una temperatura de 1100 °C y el crisol de 900 °C 4. HORNO BASCULANTE Horno de chapa metálica apoyado sobre un eje con sistema de engranaje que permite girar el crisol fijo para transferir la fundición a una cuchara o directamente al molde, su estructura interna contiene una pared de ladrillo refractario y una delgada capa de diatomita. Es un horno de combustible líquido (DIESEL) en un rango de temperatura de 1300 °C el combustible atomizado entra de forma tangencial para dispersar la llama de manera uniforme sin dispensar el calor calentando el crisol de capacidad de 60 kilogramos hasta 1000°C. 5. HORNO DE INDUCCIÓN Horno de chapa metálica de corriente alterna material aislante cuarsil, con una bobina interna de cobre que general un campo magnético en el material originando la fusión del metal, posee un crisol fijo y basculante con el uso de una polea.

El horno de inducción de hasta 1700° C de temperatura de capacidad de carga de 100kg en cobre contiene un sistema de refrigeración por medio de agua, maneja un rango de frecuencia de 60 hasta los 100 hz hasta los 10hz en función de cualquier material a fundir. Las ventajas del horno de inducción son: 

Fundición de alta calidad y pureza.



Mayor control de calor.



Rápida reacción a la fundición para alcanzar picos de temperatura.

Entre las desventajas encontramos que se debe considerar que por cada tonelada de fundición se requiere 600 kw por hora resultando costosa. CÁLCULOS: a) CAPACIDAD DE FUNDICIÓN EN HORNOS Para los cálculos se aplicara la fórmula de volumen que es igual a masa/densidad tomando en cuenta la capacidad de carga de los hornos en cobre y la densidad del cobre siendo estos directamente proporcionales a la masa y densidad del material requerido. FÓRMULA

Se realizó el remplazo de las variables tomando como constante δ Cu = 8.9491 gr/cm3 . b) COMBUSTIBLE REQUERIDO

QT = Q1+Q2+Q3 QT=m*Cs*ΔT1 +m*Cf + m*Cl*ΔT2 η=QT/Qh Material requerido (M)=Qh/Pc

Donde QT es el calor requerido de fundición m=masa de material a fundir

n= rendimiento Cs= Calor especifico del solido Cf= Calor latente de fusión Cl= Calor especifico del liquido Qh= Calor del horno ΔT1= Temperatura de ambiente a fusión ΔT2=Temperatura fusión a temperatura de sobre-calentamiento Se tomara como referencia un rendimiento (η) del 35%. Temperatura ambiente promedio de 20°C.

HORNO BASCULANTE - FIJO (mCu = 60kg) Poder calorífico del fuel oil (Pc) = 9820 kcal/kg

HORNO A GAS (mCu = 18kg)

HORNO CUBILOTE (mCu =150kg)

HORNO DE INDUCIÓN (mCu =100kg)

MATERIAL

DENSIDAD

MASA

(gr/cm3) (δx)

REQUERIDA ( kg) (mx)

Fundición Gris

7,2

80,46

Acero

7,85

87,72

Cobre

8,96

100,12

Aluminio

2,702

30,19

Zinc

7,14

79,78

Estaño

7,28

81,35

Plomo

11,34

126,72

ESQUEMAS DE LOS HORNOS DE LABORATORIO Y SUS PARTES:

CONSULTA PARA LA DEFENSA: 

Coeficientes de contracción, puntos de fusión y densidad de los metales utilizados en la industria:

METALES

COEFICIENTES DE

PUNTOS DE

CONTRACCIÓN

FUSIÓN °C

ACERO 0.30% C

1.68%

1375

MEDIA: 7.85

ACERO 0.8% C

1.55% 1%

1200

7.25

1.5%

1100

1.4%

1300

7.4

BRONCE 10% Sn

0.77%

DE 830 A 1020

9.6

BRONCE 20% Sn

1.54%

LATÓN 30% Zn

1.58%

900

DE 8.4 A 8.7

ALUMINIO

1.7%

657

2.702

PLOMO

1.1%

328

11.3

FUNDICIÓN GRIS FUNDICIÓN

DENSIDAD gr/cm3

BLANCA FUNDISIÓN MALEABLE

Tabla 1. Coeficientes de contracción, puntos de fusión, densidad. 

Aplicaciones industriales de la producción de hierro fundido en el país

El hierro fundido en fundición gris es utilizado por su maquinabilidad y bajo costo. Sus primeros usos se lo realizo en la fabricación de armamento y material balístico desde Asia a Europa y América. En el Ecuador son varias las empresas que se dedican a la fundición de hierro para tapas de alcantarillado, rejillas, hidrantes y tuberías, cocinas industriales juegos de mesa vigas para la construcción, poleas, radiadores, varilla de construcción.

CONCLUSIONES: 

Los hornos son de mucha importancia des de la antigüedad para la fundición de metales en un inicio se los hacía con carbón mineral (coque), siendo los hornos de cubilote los primeros en ser usados en la revolución industrial.



Al interior de los hornos el movimiento del calor es centrífugo para evitar la fuga de calor, disminuir las perdidas y fundir uniformemente.



Los hornos de inducción de alta frecuencia son eficientes en funcionamiento y eficaces en fundición, rápido ascenso de temperatura funde diferentes metales y un buen manejo de su crisol, pero su costo de operación es elevado y requiere de un sistema de refrigeración de bobinas.

RECOMENDACIONES: 

Tener siempre en cuenta las normas de seguridad industrial, con la vestimenta adecuada, calzado resistente, guantes de cuero y gafas para mantenernos a salvo.



Mantener siempre en cuenta los esclarecimientos de los guías en cuanto al uso de cada equipo de laboratorio.

BIBLIOGRAFIA: o

SENNER, A (1994) Principios de Electrotecnia, Barcelona, editorial Reverte S. A.

o

RODRIGUEZ, J y Otros (2006) “Procesos industriales para materiales mecánicos”, España, Editorial visión net.

o

https://es.wikipedia.org/wiki/Punto_de_fusi%C3%B3n