ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA TECNOLOGÍA DE FUNDICIÓN Melissa Chávez GR1
Arcilla efectiva: Es la parte de la arcilla total que en una mezcla de concreto desarrolla resistencia mecánica. La cantidad de arcilla efectiva dependerá de la eficiencia del mezclado.
Estudio de los contenidos de arcilla total, activa, efectiva y latente en una
mezcla de moldeo de retorno de la Fundición “XX Aniversario”, (MINAGRI), de Puerta de Golpe. AUTOR:
Ing.
Marlen
Delegación Territorial e-mail: uctpr@ vega.inf.cu
Tura del
CITMA
Pinar
Díaz del
Río.
RESUMEN.
Se analizan los contenidos de arcilla total, activa, efectiva y latente en una mezcla de moldeo de retorno, para determinar y erradicar las causas que originan el alto porciento de rechazo de las piezas fundidas, de manera que se emplean varios métodos para conocer los contenidos de arcilla de la mezcla. Se recomienda mejorar el proceso de mezclado, darle un buen y sistemático mantenimiento a la mezcladora, así como cambiar la mezcla de moldeo de retorno periódicamente, debido a la pérdida de las propiedades de la misma. Palabras claves: Arcilla, mezcla de moldeo, compactibilidad, humedad, resistencia. ABSTRACT.
The total, active, effective and latent clay content are analyzed in order to determine and erradicate the causes that originate the high turndown rate of melt pieces, using several methods to know the clay content of the mix. It’s recommendable to improve the mixing process, having a reliable and sistemic
maintenance to the mixer, as well as to change the mold detour mixing periodically, due to the loss of it’s properties.
Key words: Clay, mold mixture, compactibility, moisture, compression proof. 1. INTRODUCCION.
Cuando los ciclos de producciones de las piezas fundidas se repiten con la misma mezcla, ocurre una pérdida de las propiedades en la misma, fundamentalmente la pérdida de la capacidad aglutinante de la arcilla, ya que se quema parcialmente en cada ciclo. Actualmente las piezas fundidas tienen un alto porciento de rechazo, debido a la gran cantidad de poros que poseen las mismas, y la consecuencia inmediata de esto es la elevada rugosidad superficial que poseen, lo cual es atribuible a la mezcla de moldeo. En el trabajo se analizan los contenidos de arcilla total, activa, efectiva y latente de una mezcla de moldeo de retorno, para determinar las causas que originan el alto porciento de rechazo de las piezas fundidas, y de este modo se logra disminuir la cantidad de piezas fundidas que son rechazadas. 2. TIPOS DE ARCILLAS EXISTENTES EN LAS MEZCLAS DE MOLDEO. En una mezcla de moldeo arena-arcilla, se reconoce la existencia de cuatro clases diferentes de arcilla, ellas son: - Arcilla total: Es el conjunto de partículas menores de 22 micrones, y se determina en el ensayo de lixiviación. - Arcilla activa: Es la parte de las partículas menores de 22 micrones que son capaces de desarrollar capacidad aglutinante en presencia de agua. - Arcilla efectiva: Es la parte de la arcilla total que en una mezcla de concreto desarrolla resistencia mecánica. La cantidad de arcilla efectiva dependerá de la eficiencia del mezclado. - Arcilla latente: Es la diferencia entre la arcilla activa y efectiva, que con una mayor humedad o un equipo de mezclado más eficiente es capaz de aumentar la resistencia mecánica de la mezcla. Para el estudio de la mezcla de moldeo en el laboratorio se utilizó una mezcladora con el objetivo de uniformizar los componentes de la misma, posteriormente se utilizó el retacador de probetas, que es el equipo donde se elaboran las mismas para realizar los ensayos, las dimensiones de las probetas deben ser de diámetro 50 mm y 50 mm de longitud (Ø50mmx50mm). Para determinar la arcilla efectiva y activa se utilizaron d os gráficos de A.P. Volkmar. En el primero (ver figura 1) se determinó el contenido de arcilla activa mediante la relación de la resistencia a compresión en verde y el porciento de humedad y en el segundo (ver figura 2) se determinó el contenido de arcilla efectiva mediante la resistencia a compresión en verde y el porciento de compactibilidad. Fig.1 Gráfico para determinar el contenido de arcilla activa que trabaja según A.P. Volkmar.
Fig.2 Gráfico para determinar el contenido de arcilla efectiva que trabaja según A.P. Volkmar.
3. ENSAYOS REALIZADOS PARA DETERMINAR LA ARCILLA ACTIVA EN LA MEZCLA DE MOLDEO DE RETORNO.
Los valores de resistencia a compresión de las probetas se obtienen en el dinamómetro, que es un equipo hidráulico de operación manual y las lecturas se realizan en los manómetros de presión del mismo. Este ciclo se repite al menos tres veces para calcular el valor promedio de la resistencia a compresión que es de 0.875kg/cm2. Para determinar la humedad, se utiliza una lámpara de secado rápido. Primamente se pesa una cantidad determinada de la mezcla (Pi = 40g) y se seca aproximadamente durante 30 minutos, hasta que alcance un peso constante (Pf) y posteriormente se pesa y por la diferencia de peso se determina la humedad. h=[(Pi-Pf)/Pi]*100 h=[(40g-38.33g)/40]*100
h=4.18% Arcilla activa según (Aa) Volkmar es de 6.7%, a partir de los siguientes valores: - Resistencia a compresión: 0.875kg/cm2 - Humedad: 4.18% http://www.ciget.pinar.cu/Revista/No.2004-3/arcilla.htm
Estas propiedades son: resistencia a la compresión en verde, humedad y compactibilidad. Las mismas guardan un grado de interdependencia tal, que con el conocimiento de los valores que adquieren se pueden definir dos de los parámetros fundamentales de una mezcla de moldeo convencional: la cantidad de material disponible para la aglutinación (arcilla activa) y la cantidad realmente aglutinada en la mezcla (arcilla efectiva). Se pudo establecer, entonces, que la resistencia a compresión en verde y el ensayo de compactibilidad a 3 golpes, constituyen índices confiables de en qué medida una cierta cantidad de arcilla (sustancias coloidales capaces de absorber humedad), se transforma en entidades agua-arcilla y desarrolla determinada capacidad aglutinante; todo ello en condiciones de molida o preparación de la mezcla que garanticen el total recubrimiento de los gr anos por el aglutinante. Lo anterior tuvo como resultado práctico el desarrollo de diferentes nomogramas donde se relacionan los parámetros antes señalados. Dos de los más conocidos son los elaborados por A. P. Volkmar (Flores, J., 1978; Salcines, C. M., 1985), para la determinación de los contenidos de arcilla activa y efectiva, en las mezclas de moldeo. En el primero de ellos (arcilla activa), se relacionan la resistencia a compresión en verde de la probeta a 3 golpes, la humedad de la mezcla y el contenido de bentonita (partículas menores de 22 mm), y en el segundo (arcilla efectiva), la resistencia a compresión en verde de la probeta a 3 golpes, la compactibilidad de la mezcla y el contenido de bentonita. Estos nomogramas han sido objeto de estudio en nuestro país y se han evaluado mediante el empleo de arcillas cubanas (Salcines, C. M., 1987); sin embargo, no debe olvidarse que la forma más efectiva de conocer el verdadero contenido de arcilla activa, es el llamado ensayo de azul de metileno (Tarquino, T. y D. Bolding, 1969). En este punto se impone una precisión. El contenido de arcilla total en la mezcla no implica sólo a la sustancia aglutinante que recibe este nombre (Granlund, M. J., 19 99); por el contrario, se refiere a todos los materiales presentes en la mezcla de moldeo capaces de absorber humedad, aunque no posean capacidad aglutinante. Lo anterior abarca aditivos, arcilla quemada (en arenas de retorno), arcilla viva, etc. Por ejemplo, la arcilla quemada (muerta) no aglutina, o sea, no participa en la resistencia, pero es capaz de absorber humedad. Por esa razón, algunos prefieren denominar a la arcilla activa como arcilla disponible, aunque aquí el término arcilla tiene más bien un carácter general file:///C:/Users/Mely/Downloads/164-322-1-SM.pdf
Eficiencia del mezclado. La diferencia entre el contenido de arcilla activa en una mezcla de moldeo y la arcilla efectiva, ósea aquella que realmente trabaja en la mezcla, depende, en gran medida, de la eficiencia de los equipos de mezclado que se emplea en la preparación de las mezclas. A si pues, puede establecerse cierta eficiencia del mezclado mediante la siguiente relación. (1.12) Arcilla efectiva. Parte de la arcilla total que en una mezcla en concreto desarrolla resistencia mecánica Arcilla activa. Parte de las partículas menores de 22 micrones capases de desarrollar capacidad aglutinante en presencia de agua. La eficiencia máxima del mezclado es
50%. A valores inferiores de la eficiencia, es necesario aumentar el tiempo de mezclado o revisar el estado de desgaste en los órganos componentes de la mezcladora. [1] Arcilla activa por el método de azul de metileno: Tomar 5 g de mezcla, previamente secado a 110 °C durante 10 minutos para eliminar toda la humedad. a) La muestra se coloca en un frasco erlenmeyer. b) Se añade 50 ml de agua destilada. c) El agua con la mezcla se agita durante 5 - 10 minutos en un agitador, o se hierve durante 5 minutos. d) Se enfría y se añade 2cm³ de SO4H2 (acido sulfúrico 5 normal) e) Se mezcla rigurosamente durante 30 segundos. f) Mediante una bureta se añade 1ml de una solución de azul de metileno (3,74 g/dm3 ) agitándose a mano después de cada adición. g) A continuación se agita con una varilla de vidrio y con esta, se deja caer una gota sobre un papel de filtro. h) La gota dejara en el papel de filtro una mancha azul oscuro rodeado de una aureola incolora. i) Al cabo de añadir cierta cantidad de ml de la solución de azul de metileno a la muestra contenida en el erlenmeyer, en el papel del filtro la mancha azul aparecerá rodeada de una aureola azul-verde. j) Se da por terminada el ensayo si transcurrido 2 minutos, con una nueva gota persiste la aureola azul-verde. k) El número de ml(o cm³) gastados de solución de azul de metileno nos da una medida de la arcilla activa en la muestra (la arcilla de hierro fundido debe estar entre 8-10 %.) La interpretación de los resultados del ensayo requiere conocer el tipo de arcilla o bentonita que empleamos en la mezcla, así como su contenido, de manera que podamos construir previamente una curva patrón (curva de calibración ) que nos relaciona contenido de arcilla con ml de azul de metileno. Un procedimiento sencillo consiste en preparar una mezcla que contenga 10% de la arcilla cuya actividad queremos conocer y efectuar el ensayo sobre muestras de 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 g de mezcla lo que equivale al contenido de arcilla 1, 2,3,…,10 %, en muestras de 5 g de
dicha mezcla. Debe tenerse bien presente que los resultados son validos para un solo tipo de arcilla en la mezcla. http://repositorio.utc.edu.ec/bitstream/27000/1056/1/T-UTC-1274.pdf
¿Qué es la arcilla activa? La mezcla de moldeo está formada por varios compuestos que le dan las características propias de la misma. Uno de estos compuestos es la arcilla activa. La arcilla activa es un componente muy importante de la mezcla de moldeo ya que las partículas menores de 22 micrones le aportan la propiedad aglutinante al entrar en contacto con el agua. ¿Cómo se mide el porcentaje de arcilla activa? El porcentaje de arcilla activa puede ser medido mediante el método de azul de metileno el cual consiste de: 1. Colocar 5g de la mezcla, previamente secada a 110°C por 10 minutos, en un matraz Erlenmeyer. 2. Agregar 50ml de agua destilada y agitar de 5 a 10 minutos. 3. Dejar enfriar, añadir 2cm³ de ácido sulfúrico 5 normal y mezclar por 30 segundos. 4. Añadir 1ml de azul de metileno y agitar.
5. Con una varilla de vidrio, dejar caer una gota de la mezcla sobre papel filtro. Después de esto, la gota dejará una mancha azul oscuro rodeada de una aureola sin color. 6. Al añadir cierta cantidad de ml de azul de metileno al matraz, la aureola alrededor de la mancha azul, será de color azul-verde. k) El número de ml(o cm³) gastados de solución de azul de metileno nos da una medida de la arcilla activa en la muestra (la arcilla de hierro fundido debe estar entre 8-10 %.) La interpretación de los resultados del ensayo requiere conocer el tipo de arcilla o bentonita que empleamos en la mezcla, así como su contenido, de manera que podamos construir previamente una curva patrón (curva de calibración ) que nos relaciona contenido de arcilla con ml de azul de metileno. Un procedimiento sencillo consiste en preparar una mezcla que contenga 10% de la arcilla cuya actividad queremos conocer y efectuar el ensayo sobre muestras de 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; 5 g de mezcla lo que equivale al contenido de arcilla 1, 2,3,…,10 %, en muestras de 5 g de dicha mezcla. Debe tener se bien presente que los resultados son validos para un solo tipo de arcilla en la mezcla.
Bibliografía
