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Descripción: DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LA ROCA IN SITU
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DETERMINACIÓN DE LA RESISTENCIA DE LA ROCA IN SITU
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Laboratorio de Microcontroladores Laboratorio N°14 “PWM”Descripción completa
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En esta práctica se observarán algunas propiedades físicas y químicas como: el color del lustre, dureza comparativa, efecto del calor sobre de ellos, acción de los ácidos minerales más comun…Descripción completa
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Laboratorio de moldeo
DETERMINACIÓN DEL CONTENIDO DE LOS ELEMENTOS DE TAMAÑO TAMAÑO INFERIOR A 0.02 mm DE UNA UN A ARENA ARENA DE MOLDEO .
Informe N°5
PRESENTADO POR JOSE LUIS PITA MEDINA
211202
CARLOS ANDRES !INOJOSA FERREIRA 20"21#$ JO!N MAURICIO ENTRAL%O NEIRA
2120&5&
Profe'or( !)*er An+,+
UNI-ERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER SANTANDER IN%ENIERA METAL/R%ICA CIENCIA DE MATERIALES LAORATORIO DE MOLDEO UCARAMAN%A 2015
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Laboratorio de moldeo
O*e34o' 6ener+7e' , e'8e9:f49o'. • • •
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Determinar el porcentaje de arcilla AFS en una muestra de arena Analizar la manera en la que la arcilla interactúa con la arena. Entender en que se basa el mecanismo de separación de arena AFS a nivel de laboratorio por el método de lavado por sifón. onocer el proceso adecuado para la determinación de la cantidad de arcilla en una arena de moldeo onsolidar conceptos acerca de la decantación de las part!culas AFS en base a a"entes a"re"ados como la soda caustica.
M+3er4+7e' e 4m87emen3o' 2
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Arena #muestra $ A"itador mec%nico de alta velocidad. &aso de precipitado de '((( cm) de capacidad* de forma alar"ada. Sifón met%lico. Soda c%ustica en escamas #+a,-$. alanza. /eloj.
M+r9o 3e;r49o
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0 LA ARCILLA. DEFINICIÓN PROPIEDADES.
DEFINICIÓN 1odr!amos definir la cer%mica como el conjunto de productos basados en la arcilla o el caol!n transformados por la acción del fue"o. ,tra definición podr!a ser la masa o cuerpo formado por una o m%s arcillas 2 que posee los requisitos necesarios para ser trabajado a mano* al torno* con moldes* mediante estampado o a presión. En la preparación de una pasta cer%mica e3isten tres in"redientes principales4 los elementos pl%sticos* los ma"ros o desen"rasantes 2 los fundentes. La proporción 2 calidad de estos tres in"redientes determinar% el producto cer%mico. Elementos pl%sticos4 Son las arcillas 2 caolines que forman la base de las pastas cer%micas debido a su plasticidad. Elementos ma"ros o desen"rasantes4 Son la s!lice* la arena* trozos molidos de terracota #c5amota$ 2 las arcillas sil!ceas. Son para reducir su e3cesiva plasticidad* para aumentar la porosidad as! como facilitar el secado del objeto. Elementos fundentes4 son los feldespatos* las micas* la cal* los fosfatos* las fritas molidas* los vidrios pulverizados 2 las arcillas fundentes* ferrosas 2 calc%reas. 1odr!amos definir la arcilla como una sustancia mineral terrosa compuesta en "ran parte de 5idrosilicato de alúmina que se 5ace pl%stica cuando se 5umedece 2 dura 2 semejante a la roca cuando se cuece. ,tra definición podr!a ser la dis"re"ación 2 descomposición de las rocas feldesp%ticas durante millones de a6os para dar lu"ar a part!culas peque6!simas.
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PROPIEDADES DE LA ARCILLA. 1lasticidad4 7ediante la adición de una cierta cantidad de a"ua* la arcilla puede adquirir la forma que uno desee. Esto puede ser debido a la fi"ura del "rano #cuanto m%s peque6a 2 aplanada$* la atracción qu!mica entre las part!culas* la materia carbonosa as! como una cantidad adecuada de materia or"%nica. 7erma4 Debido a la evaporación del a"ua contenida en la pasta se produce un enco"imiento o merma durante el secado. /efractariedad4 8odas las arcillas son refractarias* es decir resisten los aumentos de temperatura sin sufrir variaciones* aunque cada tipo de arcilla tiene una temperatura de cocción. 1orosidad4 El "rado de porosidad var!a se"ún el tipo de arcilla. Esta depende de la consistencia m%s o menos compacta que adopta el cuerpo cer%mico después de la cocción. Las arcillas que cuecen a baja temperatura tienen un !ndice m%s elevado de absorción puesto que son m%s porosas. olor4 Las arcillas presentan coloraciones diversas después de la cocción debido a la presencia en ellas de ó3ido de 5ierro* carbonato c%lcico9 0 TIPOS DE ARCILLA. PROPIEDADES
SE%/N E
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SE%/N LA PLASTICIDAD 1odr!amos 5ablar teniendo en cuenta una de las propiedades de la arcilla como es la plasticidad de dos tipos4 las arcillas pl%sticas 2 las antipl%sticas. Arcillas pl%sticas4 ;5acen< pasta con el a"ua 2 se convierten en modelables Arcillas antipl%sticas4 que confieren a la pasta una determinada estructura* que pueden ser qu!micamente inertes en la masa ó crear una vitrificación en altas temperaturas #fundentes$
SE%/N EL COLOR POROSIDAD P+'3+' 8oro'+' 9o7ore+>+'
P+'3+' 8oro'+' *7+n9+'
Te+re' , +7f+re'
M+,;749+' f4n+'
en *r)3o? *+rn4@+>+'? e'3+nn:fer+'
S+n43+r4+' , 8ro>)93o' refr+93+r4o'
Arcillas fusibles
Arcillas refractarias
50B1.100C
1.000B 1.550 C
P+'3+' 4m8erme+*7e' 9o7ore+>+'
P+'3+' 4m8erme+*7e' *7+n9+'
%re' f4no'? 9om)ne'? 974ner'
Por9e7+n+' 4>r4+>+
Arcillas vitrificables
1.100B1.$50C
>)r+'?
34ern+'?
94n+
Caolines
1.250B 1.#0C
SE%/N SU FUSIILIDAD Se"ún el punto o "rado de cocción* podr!amos 5ablar de dos tipos de arcilla4 Arcillas refractarias4 Arcillas 2 caolines cu2o punto de fusión est% comprendido entre '.=(( 2 '.>?(@. 1or lo "eneral son blancas* "rises 2 poco coloreadas después de su cocción. Arcillas fusibles ó arcillas de alfarer!a4 Arcilla cu2o punto de fusión se alcanza por encima de los '.'((@. Son de color casta6o* ocre* amarillo o marfil tras su cocción 2 se 6
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suelen encontrar cerca de la superficie del suelo. Suelen contener ilita acompa6ado de una proporción de caliza* ó3ido de 5ierro 2 otras impurezas.
CLASES USUALES DE ARCILLA CAOLN O ARCILLA DE C!INA Este tipo de arcilla se encuentra m%s corrientemente en 5ina que en cualquier otra parte* de a5! su nombre. Son arcillas primarias #aunque también e3isten caol!n secundario$ que se 5an formado por la meteorización in situ del feldespato. Sus part!culas son de "ran tama6o 2 por ello resulta menos pl%stico en comparación con otras arcillas. Est%n corrientemente mezclado con fra"mentos de roca de feldespato 2 cuarzo por ello se 5ace necesario utilizar al"ún método para su purificación. Su composición qu!mica se apro3ima a la fórmula del mineral caolinita. Se trata de una arcilla altamente refractaria* con un punto de fusión por encima de los '.((@. En la pr%ctica* raramente se utiliza el caol!n en s! mismo dado su alto "rado de refractariedad 2 su poca plasticidad* por ello se a6aden a él otros materiales aunque se debe decir que no todos los caolines son i"uales en color* plasticidad9 En "eneral su "rado de contracción es baja debido al "rosor de sus "ranos 2 tiene poca resistencia en seco.
ARCILLAS PLSTICAS 1or sus propiedades* se contraponen al caol!n dado que poseen un ma2or contenido en 5ierro* son m%s fusibles* m%s pl%sticas 2 su "rano es m%s fino. Es por ello que se puede decir que son complementarias 2 a menudo se combinan para crear una arcilla m%s trabajable. Se trata de una arcilla secundaria* mezclada a menudo capas de carbón 2 otros tipos de arcilla. Es altamente pl%stica 2 aunque no es tan pura como el caol!n est% relativamente libre de 5ierro 2 otras impurezas* cociéndose a un color "ris claro o anteado claro debido a la presencia de material carbonoso. :stas poseen un elevado "rado de contracción* que puede lle"ar 5asta a un B(C. En la fabricación de cer%mica blanca* este tipo de arcilla se 5ace indispensable para aumentar la falta de plasticidad del caol!n* aunque no puede a6adirse m%s del '?C puesto que se traducir!a en un color "ris o anteado* disminu2endo as! su traslucidez.
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ARCILLAS REFRACTARIAS Esta arcilla no es un tipo propiamente dic5o dado que se refiere a la resistencia al calor de las arcillas en "eneral independientemente del color* plasticidad9 ualquier arcilla que resista la fusión 5asta alrededor de los '.?((@ puede considerarse como una arcilla refractaria* lo que si"nifica que es relativamente pura 2 libre de 5ierro. Estas arcillas son útiles para "ran variedad de productos* principalmente en la fabricación de ladrillos refractarios 2 otras piezas para 5ornos* estufas* calderas9 8ambién son utilizadas como aditivos para las pastas de loza o las pastas para "acetas en los que se quiera aumentar la refractariedad.
ARCILLAS PARA %ACETAS Las "acetas son cajas de arcilla en las cuales se cuecen las piezas para prote"erlas del calor 2 la llama directa del 5orno. 1or tanto esta arcilla debe ser bastante refractaria* pl%stica para ser conformada por modelado 2 formar un cuerpo denso una vez cocida* para ser resistente a la fati"a producida por las continuadas cocciones. +ormalmente se cuecen a un color "risanteado claro 2 se usan frecuentemente como aditivo en las pastas para loza 2 barro cocido.
ARCILLA PARA %RES O ARCILLA PARA LO=A Las arcillas para loza son arcillas secundarias 2 pl%sticas que se funden a '.B(( '.)((@. Su color de cocción va desde un "ris claro a un "ris oscuro o marrón. ambian muc5o de color* plasticidad 2 temperatura de cocción sin 5aber una distinción clara entre arcilla refractaria* de "acetas o para loza. La distinción se suele basar se"ún el uso que se 5a"a de la arcilla m%s que por su naturaleza qu!mica o f!sica. Esta puede presentar un "rado óptimo de plasticidad as! como de cocción o puede mejorarse a6adiendo feldespato 2 arcilla de bola para ajustar su temperatura 2 plasticidad.
ARCILLA PARA ARRO COCIDO? ARCILLA PARA CAC!ARROS O ARCILLA DE ALFARERA
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Son mu2 corrientes 2 suelen contener 5ierro 2 otras impurezas minerales por lo que su "rado de cocción es de ?('.'((@. En bruto esta arcilla es roja* marrón* verdosa o "ris por la presencia del ó3ido de 5ierro* 2 tras su cocción puede variar de color. Se trata de la materia común para los ladrillos* baldosas* tubos de drenaje* tejas9 La arcilla roja comun por s! sola es demasiado pl%stica* lle"ando a ser pe"ajosa* aunque a veces contiene arena u otros fra"mentos pétreos que dificultan su plasticidad. +os encontramos "ran cantidad de esta arcilla en la superficie de la tierra* aunque a veces es inutilizable debido a su "ran contenido en calcita o sales alcalinas solubles. La arcilla azul contiene muc5a cal 2 se trata de la arcilla m%s pl%stica de todas al natural. Estando mojada tiene un color azul "ris%ceo que al cocerse se convierte en un color amarillento. -a2 quien opina de ella que no es la arcilla ideal debido a que no tiene car%cter suficiente 2 por su falta de color.
OTRAS CLASES DE ARCILLAS La tierra para adobes4 Se trata de una arcilla superficial adecuada para 5acer adobes o ladrillos secados al sol. asi no tiene plasticidad 2 contiene un alto porcentaje de arena. Arcilla apedernalada4 Es una arcilla refractaria que 5a sido compactada en una masa relativamente dura* densa* parecida a la roca. El esquisto4 Es una roca metamórfica formada por la naturaleza a partir de la arcilla sedimentaria* con poca plasticidad a menos que se pulverice finamente 2 se deje 5umedecer durante lar"o tiempo. 1uede utilizarse como aditivo o como principal in"rediente para ladrillos 2 otros productos pesados de arcilla. La bentonita4 Es una arcilla de ori"en volc%nico. Aunque su composición qu!mica es parecida a la arcilla* su naturaleza f!sica difiere en que tiene m%s material coloidal. Se utiliza para dar plasticidad a las pastas de arcilla 2 como emulsionante en los vidriados. +o puede utilizarse por s! sola debido a su tendencia a 5inc5arse cuando se 5umedece 2 por su pe"ajosidad 2 contracción elevada. Arcilla para terracota4 Arcilla de cocción a bajo fue"o que puede utilizarse en la fabricación de "randes piezas de terracota. 8iene un "rano "rueso que permite un secado r%pido 2 uniforme.
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La bau3ita o di%spora4 1oseen un alto contenido en alúmina. 1ueden ser altamente refractarias 2 se usan como materia prima para la producción de aluminio met%lico. El "umbo4 Es una arcilla superficial o del suelo* mu2 pl%stica 2 pe"ajosa que contiene una cantidad considerable de materia or"%nica. La reda4 Arcilla de quema blanca 2 poca plasticidad. En el comercio se encuentra en forma de polvo o "rumos que una vez se 5a2a sedimentado se emplean como en"obes sobre cac5arros de barro. ,cre* umbra 2 siena4 Arcillas con "ran contenido de combinaciones férreas 2 de man"aneso que puede variar por ello es aconsejable efectuar ensa2os previamente. Se pueden emplear para colorear al"unos tipos de vidrio.
Pro9e>4m4en3o /ealizar cuarteo. ,btener una muestra de ?( "ramos
medir '(( ml de a"ua destilada 2 (.>? +a,8omar B? ml en el vaso precipitado
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A"itar manualmente 2 dejar reposar '( min Al tener todo lo anterior A"itar la mezcla ? min A6adir a"ua destilada 5asta al3anzar los ?(( ml
Sacar el a"ua con un sifon /epetir el proceso 5asta que el a"ua sea translucida Sacar la muestra en un recipiente
alcular el C de AFS
llevar a la mufla a una temperatura de ''( por B-
Dejar enfriar 2 pesar
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1ara calcular el porcentaje.
G >e +r9477+ He7emen3o' 0.02mm
G >e +r9477+ He7emen3o' 0.02mm
pi− pf ∗100 pi 50 −49.4 50
∗100=¿
1.2G
G +r9477+ AFS 1.2G 1i G 1eso de la muestra de arena en "ramos. pf G 1eso de la muestra de arena después de secada
C)e'34on+r4o 1. Def4n+ +r9477+ AFS. Es un material compuesto de "ranos de materia minera* distribuidos desde B 5asta (.(? mm de di%metro apro3. La arcilla es un silicato de alúmina 5idratado 2 su porcentaje suele estar en torno al '(C. Se encuentra rodeando a los "ranos de cuarzo* es decir* actúa de a"lutinante. La arcilla est% constituida por a"re"ados de silicatos de aluminios 5idratados* procedentes de la descomposición de minerales de aluminio #por lo "eneral rocas que contienen feldespato$ El tama6o del "rano de las arenas de moldeo* ejerce una influencia sumamente importante en las propiedades que posee determinada mezcla. Se debe recordar que el tama6o del "rano AFS indica un promedio en la finura de la arena de moldeo. La distribución en cambio indica la forma en la que los "ranos est%n concentrados alrededor de un tamiz. Al"unas arenas que tienen una alta uniformidad est%n retenidas en dos o tres tamices m%3imo. Dado el !ndice de finura AFS #i$ se podr!a considerar definido todo aspecto referido al tama6o de "rano* pero no es as!* dos arenas con un mismo !ndice pueden tener una distribución mu2 diferente. Esto se debe a que el !ndice i es únicamente un promedio 2 como tal puede aceptar infinitas combinaciones de composiciones de tama6o sin cambiar* los casos e3tremos son si a un !ndice medio i coinciden una distribución que ten"a tama6os "randes 2 peque6os con otra que ten"a solo tama6os de "rano mediosH la primera ser!a una distribución irre"ular 2 la se"unda re"ular. Este 5ec5o influir!a directamente en las propiedades de la mezcla de moldeo* particularmente en una tan
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importante como la permeabilidad. De all! que se vuelve indispensable la elaboración de los 5isto"ramas que finalmente permitir%n optimizar cu%l ser% el comportamiento de la arena base. La permeabilidad de una arena es ma2or cuanto m%s concentrada se encuentra la arena en un solo tamiz 2a que entonces el tama6o de los "ranos ser% el m%s uniforme.
T48o' >e +r9477+' e4'3en3e' en 7+' me@97+' >e mo7>eo En una mezcla de moldeo arenaarcilla* se reconoce la e3istencia de cuatro clases diferentes de arcilla* ellas son4 Arcilla total4 Es el conjunto de part!culas menores de BB micrones* 2 se determina en el ensa2o de li3iviación. Arcilla activa4 Es la parte de las part!culas menores de BB micrones que son capaces de desarrollar capacidad a"lutinante en presencia de a"ua. Arcilla efectiva4 Es la parte de la arcilla total que en una mezcla de concreto desarrolla resistencia mec%nica. La cantidad de arcilla efectiva depender% de la eficiencia del mezclado. Arcilla latente4 Es la diferencia entre la arcilla activa 2 efectiva* que con una ma2or 5umedad o un equipo de mezclado m%s eficiente es capaz de aumentar la resistencia mec%nica de la mezcla.
Pero *'49+men3e Arcilla activada4 Son aquellas arcillas que poseen a"ua de constitución. El proceso para producir este tipo de arcilla se denomina activación* 2 se lleva a cabo para aumentar su %rea espec!fica* esto se lo"ra alterando la polaridad de la arcilla mediante tratamientos térmicos 2 %cidos* la arcilla activa que es la sustancia 5i"roscópica con capacidad de dar co5esión a los "ranos de s!lice 2 que es susceptible de c5amotizarse* siendo esta propiedad la responsable de la co5esión de la arena.
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Arcilla convencional4 Arcillas montmorill3onita mas polvos de s!lice 2 part!culas no combustibles* son los componentes de esta arcilla. la arcilla es una roca sedimentaria o en al"unos casos puede ser un suelo* que est% constituida por a"re"ados de silicatos de aluminio 5idratados* también conocida como arcilla natural es el producto únicamente de los procesos "eoló"icos que la "eneran es decir aquella que no 5a sufrido proceso al"uno que modifique sus caracter!stisticas
$. ) f)n94;n 9)m87e 7+ 'o7)94;n >e 'o>+ 9)'349+ en e'3e m3o>oQ El 5idró3ido de sodio* que se conoce comúnmente como soda c%ustica* Se utiliza para aumentar la densidad del a"ua 2 as! evitar que las part!culas de tama6o i"ual o menor a B( micras se decanten a una velocidad m%s alta que la de las arcillas #' pul"ada por se"undo$ 2 queden en suspensión 2 puedan ser eliminadas por el sifón La soda caustica tiene como función actuar como un a"ente floculante en el proceso de lavado* el cual "enera una ad5esión de las part!culas coloidales de la arena* para esta caso las que ten"an un tama6o superior a las B( micras* lo cual facilita su sedimentación 2 permite eliminar la part!culas de menor tama6o.
. Por K) 'e reK)4ere )n+ +73)r+ >e +6)+ >e #Q Las arenas suelen contener arcilla AFS en suspensión con "ranos floculados que contienen peque6as part!culas de arena. Estos "ranos tienden a asentarse en una zona inferior a los 'B>mm o ? pul"adas* por lo tanto para el proceso de drenaje se debe contar con un nivel de a"ua superior para as! "arantizar una correcta separación de las part!culas AFS.
5. Por K) 'e re9om4en>+ '4em8re e7 em87eo >e +6)+ >e'347+>+ en e7 >e'+rro77o >e e'3e en'+,oQ Si el a"ua es pura* conduce a que la arcilla flocule 2 forma "randes a"re"ados con alta velocidad de decantación lo cual obli"a a usar a"ua destilada o a"ua desmineralizada. Arcilla AFS es una part!cula de car%cter iónico* la cual al entrar en contacto con a"ua corriente* la cual a su vez contiene sustancias iónicas* puede lle"ar a verse alterada o activarse* formado floculos los cuales se precipitar!an 2 no permitir!an una correcta separación "enerando errores en las resultados del ensa2o* por esta razón se recomienda el uso de a"ua destilada la cual "racias al proceso para su obtención no presenta sustancias iónicas. 13
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Con97)'4one' La determinación del porcentaje de elementos de tama6o inferior a (*(B mm es fundamental para la clasificación de la arena 2 su uso en el proceso de moldeo 2 colada* 2a que si no cumple con el tama6o adecuado se presentaran problemas en las piezas que se desean fundir por lo tanto se debe "arantizar que el an%lisis se lleva a cabo con las normas estipuladas 2 en especial con a"ua destilada la cual cumple el papel m%s importante en el proceso de decantación . onocer las propiedades de la arena que forman parte del molde es de vital importancia para obtener pizas óptimas 2 con las mejores propiedades de acabado* que "aranticen las formas que requiere determinada pieza. •
Se lo"ró determinar en la pr%ctica que el porcentaje de arena AFS es del '.=C.
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BIBLIOGRAFÍA • • • •
.Cerámica (pastas y vidriados). Claude Vittel. Paraninfo, S.A. Madrid (19!). "ratado de cerámica. #inn $yn%%aard. &diciones 'me%a, S.A. arcelona (19) Arcilla y vidriado para el ceramista. *aniel +odees. &diciones C&AC. arcelona (199). Arcilla Viva. -ino Carussu.