caracterización de arena

7/24/2019 Caracterizacin de Arena

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CARACTERIZACIN DE ARENAS PARAFUNDICIN

DAVID STEVEN CALAMBAS G.1*, JEFFERSON MURILLO S.1**, LAURA MARCELABERNAL M.1***

1. Fundicin, Escue! de In"enie#$! de M!%e#i!es, Uni&e#sid!d de V!e, C!i, C''()i!.*d!&id.c!!()!sc'##e'uni&!e.edu.c'**+ee#s'n.(u#i'c'##e'uni&!e.edu.c'

***!u#!.)e#n!c'##e'uni&!e.edu.c'

RESUMEN

E -#esen%e !)'#!%'#i' se #e!i c'n e in de des!##'!# e -#'ces' de c!#!c%e#i!cin de!#en! de ('de' us!d! en undicin de (e%!es (edi!n%e e c/cu' de -'#cen%!+e de0u(ed!d, c'n%enid' de !#ci! AFS, ! "e'(e%#$! de "#!n' e %!(!2' de "#!n'3"#!nu'(e%#$!4. Se ')%u&' 5ue e -'#cen%!+e de 0u(ed!d -!#! un! (ues%#! de 61,7 " de!#en! ue de 7,89:. ;'# '%#' !d', e -'#cen%!+e de !#ci! en ! (ues%#! de 67,< " #esu%siend' de = ", es deci#, e >,>: en -es'. A c'(-!#!# ! "e'(e%#$! de "#!n' c'n !i%e#!%u#!, se e" ! ! c'ncusin de -'see# "#!n's !n"u!#es. ;'# ?%i(', e !n/isis"#!nu'(@%#ic' ('s%# un $ndice de inu#! de 6,>6. L's #esu%!d's su"ie#en 5ue es%e %i-'de !#en! -e#(i%e ! c#e!cin de ('des -!#! undi# -ie!s "#ues!s c'n !c!)!d' )!s%' n'

(u "#!ndes.

Palabras clave: arena, arcilla, agua, finura, fundicin, humedad, grano, geometra.

ABSTRACT

T0is !)'#!%'# !s d'ne in '#de# %' de&e'- %0e c0!#!c%e#i!%in -#'cess ' ('din" s!ndused in (e%! c!s%in" ) c!cu!%in" %0e ('is%u#e -e#cen%!"e, AFS c! c'n%en%, "#!in

"e'(e%# !nd "#!in sie 3"#!nu'(e%#4. I% !s 'und %0!% %0e ('is%u#e -e#cen%!"e '# !s!(-e ' 61.7 " ' s!nd !s 7.89:. Fu#%0e#('#e, %0e c'n%en% ' c! in ! s!(-e ' 67.< "!s = " )ein", ie, >.>: ) ei"0%. C'(-!#in" %0e "#!in "e'(e%# %' i%e#!%u#e, i% !sc'ncuded %' -'ssess !n"u!# "#!ins. Fin!, sie&e !n!sis s0'ed ! ineness inde '6.>6. T0e #esu%s su""es% %0!% %0is %-e ' s!nd !'s %0e c#e!%i'n ' ('ds '# c!s%in" %0in-!#%s i%0 n'% &e# !#"e c'!#se inis0.

Key words: Clay, fineness, foundry, grain, geometry, moisture, sand, water.

1. INTRODUCCIN


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E -#'ces' de c!#!c%e#i!cin de !#en!s u%ii!d!s en undicin es un! %@cnic! e(-e!d!-!#! desc#i)i# ! n!%u#!e! de ! !#en!, iden%iic!nd' sus -!#%icu!#id!des $sic!s 3%!(!2' '#(! de "#!n', dis%#i)ucin de "#!n', e%c.4, c'(-'sicin 5u$(ic! -#'-ied!des

es-ec$ic!s. Es%e es%udi' se 0! c'n&e#%id' en un ins%#u(en%' esenci! -!#! e c'n%#' de un)uen -#'ces' en ! indus%#i! de ! undicin. L! -#e-!#!cin c'nse#&!cin de ! !#en!den%#' de $(i%es -#ede%e#(in!d's de 0u(ed!d, c'n%enid' de !#ci! '%#!s -#'-ied!desi(-ues%!s -'# ! AFS 3F'und# S!nd !nd)''4 1H, dese(-e2! un -!-e und!(en%! en !-#e-!#!cin de ('des de !%! c!id!d ! -'si)iid!d de !c!n!# e (/i(' #endi(ien%' en)uen!s -ie!s c'!d!s.

L!s !#en!s de ('de' es%/n c'(-ues%!s -'# un! (ec! de %#es ' (/s in"#edien%es !#en!

3s$ice Si O2 4, !"u%in!n%e 3!#ci!s4 !"u!. Es%'s %#es c'(-'nen%es -#'-'#ci'n!n !

c'nsis%enci! ! -!s%icid!d neces!#i! -!#! !s !#en!s de ('de'. L! !#en! se c!#!c%e#i!

-'# -!#%$cu!s "#!nu!#es de s$ice 3!s (/s u%ii!d!s -'# sus -%i(!s -#'-ied!des#e#!c%!#i!s %e#('es%!)es4 5ue c'(-'nen en%#e e 7 9: de %'%! de ! (!s! de('de' ! !#ci! 3)en%'ni%!4, 5ue se encuen%#! en un -'#cen%!+e en%#e =,8 8,:-#'-'#ci'n! ! ! (ec! ! #esis%enci! ! -!s%icid!d #e5ue#id!, e !"u!, 'cu-!nd' de 1,! K: de ! (!s!, !c%i&! ! !#ci!, 5ue !"u%in! ! !#en! -#'-'#ci'n! !s -#'-ied!des!n%e#i'#(en%e desc#i%!s. O%#'s (!%e#i!es, c'(' !s!%', c!#)n (!#in', id' de 0ie##',en%#e '%#'s -ueden se# !2!did's ! ! (ec! de !#en! -!#! (e+'#!# !"un!s de sus-#'-ied!des.

A c'n%inu!cin se desc#i)e %e#ic! e-e#i(en%!(en%e de -#'cedi(ien%' de

c!#!c%e#i!cin de !#en!s -!#! undicin e&!d' ! c!)' en !#en! -#e&i!(en%e !decu!d! '#ecu-e#!d!.

=. ESTADO DEL ARTE

L! c!#!c%e#i!cin de !#en!s es un -#'ces' 5ue, (edi!n%e -#ue)!s es%/nd!#es, ! indus%#i!0! !d'-%!d' -!#! deini# ! !#en! en su %'%!id!d. L!s cu!%#' -#ue)!s 5ue (iden 's!s-ec%'s "ene#!es de ! !#en! s'n e -'#cen%!+e de 0u(ed!d #e!%i&!, c'n%enid' de !#ci!

AFS, !n/isis "#!nu'(@%#ic' "e'(e%#$! de "#!n'. An%es de #e!i!# 's -#'cedi(ien%'sdesc#i%'s !n%e#i'#(en%e ! (ues%#! de !#en! #e5uie#e un! -#e-!#!cin -#e&i!, 5ue se d! !su(e#"i#! en !"u! (ec!#! (!nu!(en%e -'# 17 (inu%'s. Es%e -#'cedi(ien%' uee&!d' ! c!)' en ! !decu!cin -#e&i! de ! !#en!.

=.1. ;ORCENTAJE DE UMEDAD RELATIVA

En ! !#en! eis%en -'#'s 5ue -ueden es%!# en's c'n !"u!, -'# es%', e "#!d' de0u(ed!d es de "#!n i(-'#%!nci! ! 5ue c'n @ se -uede s!)e# cu/n%! !"u!!-'#%!#$! ! !#en! ! ! (ec!. E (@%'d' %#!dici'n! de de%e#(in!cin de !0u(ed!d en !)'#!%'#i', c'nsis%e en s'(e%e# un! (ues%#! de !"#e"!d' ! un-#'ces' de sec!d' en un 0'#n'. Des-u@s, se c'(-!#! su (!s! !n%es des-u@s de


3/11

(is(' -#'cedi(ien%' -!#! de%e#(in!# su -'#cen%!+e de 0u(ed!d %'%!, 5ue e5ui&!e! ! #e!cin e-#es!d! en -'#cen%!+e en%#e e -es' de !"u! eis%en%e en un!de%e#(in!d! (!s! de sue' e -es' de !s -!#%$cu!s sid!s, es deci#

%HR=

WiWf

Wi 100

Ecuacin 1. Humedad Relativa.

L's !"#e"!d's -ueden %ene# !"?n "#!d' de 0u(ed!d ' cu! es%/ di#ec%!(en%e#e!ci'n!d' c'n ! -'#'sid!d de !s -!#%$cu!s. L! -'#'sid!d de-ende ! su &e de%!(!2' de 's -'#'s, su -e#(e!)iid!d ! c!n%id!d ' &'u(en %'%! de -'#'s. L!s-!#%$cu!s de !#en! -!s!n de un es%!d' -!#ci!(en%e sec' (edi!n%e ! e-'sicin !!i#e ! un es%!d' %'%!(en%e sec' 5ue se '"# (edi!n%e un sec!d' ! 0'#n'!-#'i(!d!(en%e ! 17C 0!s%! 5ue 's !"#e"!d's %en"!n un -es' c'ns%!n%e.

L! i(-'#%!nci! de c'n%enid' de !"u! 5ue -#esen%! #e-#esen%!, +un%' c'n ! c!n%id!dde !i#e, un! de !s c!#!c%e#$s%ic!s (/s i(-'#%!n%es -!#! e-ic!# e c'(-'#%!(ien%'de 's "#!n's 3es-eci!(en%e en !5ue's de %e%u#! (/s in!4, c'(' -'# e+e(-'c!()i's de &'u(en, c'0esin, es%!)iid!d (ec/nic!.

=.=. CONTENIDO DE ARCILLA AFS

Se 0! deinid' c'(' !#ci! AFS c'(' -u"!d!s de -!#%$cu!s sus-endid!s en !"u!-'# (inu%' 1H. E c'n%enid' de !#ci! AFS e5ui&!e ! -'#cen%!+e %'%! de -!#%$cu!s

in!s de !#ci!, s$ice (ine#!es -#esen%es en ! !#en!. E c'n%enid' de !#ci! AFSes%/ deinid' -'# ! si"uien%e ecu!cin

AFS Ca=wiwfEcuacin 2. Contenido de arcilla

D'nde w i 0!ce #ee#enci! ! -es' de ! !#en! !n%es de #e!i!# ! -#ue)!, w fe -es' des-u@s de e!. L! -#esenci! de -!#%$cu!s (en'#es ! 20 m de es-es'#des(e+'#!n !s -#'-ied!des de ! !#en! de)id' ! 5ue de(!nd!n un! (!'#c!n%id!d de !"u! -!#! -'de# des!##'!# c!#!c%e#$s%ic!s -%i(!s en ('de' , ! su

&e, dis(inuen ! -e#(e!)iid!d de ! (is(! 8H. Se #ec'(iend! 5ue -!#! !c#e!cin de ('des de !#en! en &e#de e c'n%enid' de !#ci! se! (/i(' de 7,:en -es'. L! -#ue)! -!#! de%e#(in!# es%e c'n%enid' se e&! ! c!)' ! in%#'duci# !(ues%#! en : de s'd! c/us%ic! diuid! en !"u!. L! s'ucin se !"i%! se en! ec'n%ened'# de !"u! 0!s%! c'(-e%!# un &'u(en de%e#(in!d'. Se de+! !sen%!# sedec!n%!n -!#%e de ! s'ucin, ue"' se #een! e c'n%ened'# c'n !"u! se #e-i%e e-#'cedi(ien%' !n%e#i'# 0!s%! ')%ene# un !"u! c!#! i(-i!.

=.>. GEOMETRA DEL GRANO


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L's "#!n's de !#en! -'seen die#en%es '#(!s, de-endiend' de su 0is%'#i!"e'"ic! 1H. En%#e ! "e'(e%#$! de "#!n's (/s c'(unes se encuen%#!n 's "#!n's#ed'nde!d's, !n"u!#es, su)!n"u!#es c'(-ues%'s.

Imagen 1. Geometra de grano. [1]

L's "#!n's #ed'nde!d's 3I(/"en 1.!4 s'n 's 5ue (e+'#es #esu%!d's c'nie#en ! !-ie! undid!. Sus )'#des ci#cu!#es, de)id' ! ! #eu%ii!cin de ! !#en! en !indus%#i!, !ud!n ! 5ue e ('de %en"! un! (en'# de'#(!cin ! ! 0'#! de !c'!d!, dis(inuend' -'si)iid!des de deec%'s.

L's "#!n's !n"u!#es 3I(/"en 1.)4 -'seen )'#des c'n -ic's /n"u's !"ud'sc!#!c%e#$s%ic's de !#en! -'c' u%ii!d! ' #eci@n !d5ui#id!. Su eicienci! en -#'ces'sde -#'duccin es !%!, de)id' ! 5ue c'nse#&!n ! '#(! de ('de dis(inuen !c'n%#!ccin de ! !#en! ! ('(en%' de ! c'!d!.

L's "#!n's su)!n"u!#es 3I(/"en 1.d4 s'n un in%e#(edi' en%#e 's #ed'nde!d' 's!n"u!#es. Su '#(! c!#!c%e#$s%ic! c'n -e5ue2!s cu#&!s /n"u's #e-e#cu%e!(-i!(en%e en ! '#(!cin de deec%''"$! en ! -ie! undid!, -'# ' cu! n' s'n's -#ee#id's -!#! ! !)#ic!cin de ('des.


5/11

L's "#!n's c'(-ues%'s 3I(/"en 1.c4 s'n un! (ec! en%#e 's !n"u!#es 'ssu)!n"u!#es. De)id' ! su '#(! %!(!2' %!n i##e"u!#, -e#(i%en ! '#(!cin dedeec%'s es%#uc%u#!es en ! -ie! c'n ! i(-e(en%!cin de esue#'s c'#%!n%es !e-!nsin de ! !#en! ! ! 0'#! de &!ci!d', des)!!nce!d' ! '#(! de ! -ie!#e5ue#id!.

=.8. GRANULOMETRA

E !n/isis de %!(ices es u%ii!d' -!#! de%e#(in!# ! dis%#i)ucin de %!(!2's de"#!n' es-eciic!d!s en PA(e#ic!n S'cie% ' Tes%in" !nd M!%e#i!sP 3ASTM c1>64 =H.De %!(!2' de "#!n' de-enden !"un!s -#'-ied!des $sic!s i(-'#%!n%es de ! !#en!-!#! ! undicin. E !n/isis ' -#ue)! de %!(ices se e&! ! c!)' ce#niend' 's!"#e"!d's ! %#!&@s de un! se#ie de %!(ices enu(e#!d's.

Es%'s %!(ices es%/n en n?(e#'s !scenden%es en '#den de %!(!2' descenden%e )!nde+!. E n?(e#' de 's %!(ices n's indic! !s !)e#%u#!s de %!(i -'# -u"!d!ine!. C!d! %!(i %iene un di/(e%#' i"u! ! ! (i%!d de di/(e%#' de %!(i 5ue e-#ecede. Es%! nu(e#!cin &!#$! de)id' ! "#ues' de !!()#e u%ii!d' -!#! ! (!!.

E (du' de inu#! 0!ce #ee#enci! ! %!(!2' de "#!n' -#'(edi' 5ue se %iene en !(ues%#!. Es%e c'##es-'nde ! n?(e#' de ?%i(' %!(i -'# e cu! -!s!#$!n %'d's 's"#!n's de !#en!, si ue#!n de (is(' %!(!2'. ;!#! c!cu!# e (du' de inu#! se%iene 5ue

AFS No= Producto totalPorcentaje total retenido

Ecuacin 3. Nmero de finura AFS.

D'nde e -#'duc%' %'%! e5ui&!e ! ! su(! de -'#cen%!+e #e%enid' (u%i-ic!d' -'#!c%'#es de %!(i!+e, e -'#cen%!+e %'%! #e%enid' es ' 5ue se #e%u&' %'%!(en%e en's %!(ices. Se #ec'(iend! 5ue en ! !#en! se encuen%#e )!+' -'#cen%!+e de in's-!#! n' !ec%!# ! -e#(e!)iid!d #e#!c%!#ied!d 8H.

>. ;ROCEDIMIENTO EQ;ERIMENTAL

>.1. ;ORCENTAJE DE UMEDAD RELATIVA

;!#! de%e#(in!# e -'#cen%!+e de 0u(ed!d #e!%i&! se in%#'du+' un! (ues%#! de 61,7"#!('s de !#en! -#e&i!(en%e !decu!d! ! un 0'#n' c'n un! %e(-e#!%u#! de 17 C!-#'i(!d!(en%e -'# >7 (in. A #e%i#!#! de 0'#n', se -es! nue&!(en%e ! (ues%#! se #e-i%e e -#'cedi(ien%' desc#i%' 0!s%! 5ue ! (!s! de !#en! se! c'ns%!n%e. C'n! (!s! inici! in! se -uede c!cu!# e -'#cen%!+e de 0u(ed!d #e!%i&!.


6/11

>.=. CONTENIDO DE ARCILLA AFS

E c'n%enid' de !#ci! AFS se de%e#(in! ! in%#'duci# ! (ues%#! !n%e#i'# en unc'n%ened'# c'n 8


7/11

;!#! c!cu!# e -'#cen%!+e de 0u(ed!d #e!%i&!, se u%ii!n 's d!%'s ')%enid's en !seccin >.1, 's cu!es se encuen%#!n #e"is%#!d's en ! si"uien%e %!)!

Taba 1. Dato! "#"$o %$medad reat&'a

Wi

[g]

Wf

[g]

61,7 67, "#!('s de !#en! es


8/11

Imagen (. Geometra de grano.

8.8. GRANULOMETRA

;!#! ')%ene# e -'#cen%!+e de inu#! de un! (ues%#! de 7.7 "#!('s de !#en! sec#e ! si"uien%e %!)!, en d'nde 's d!%'s de (!s! #e%enid! ')%enid's en ! -#/c%ic!ue#'n (u%i-ic!d's -'# d's -!#! 0!ce# 's c/cu's en )!se ! un! (ues%#!si"niic!%i&! de 177 "#!('s

Taba ). Dato! gran$ometra

Gran$ometra de Arena!

Tam&*+a!a Reten&da

Corr., Reten&do

A"$m$.,Pa!a

No.-Dmetroabert$ra

mm/

8 8,K 7 7,77 177,771= 1, =,17 97 9, ,97 86,17177 7,1 >>,6 K


9/11

Taba 0. Gran$ometra "orreg&da.Gran$ometra de Arena

Tam&*+a!a Reten&da

Corr.m$t&&"ador ,Pa!a

No.-Dmetroabert$ra

mm/

8 8,K 7 8 71= 1, 1= 1,6=7 7,K 7,6 16 9,6>7 7,67 1,6 =7 >=87 7,8> 7 =>867 7,>7 81,K 87 16>,6 67 =716187 7,11 ,>: en -es' de !#en!, un!

(ec! (!"#! 38K4: %!()i@n !(!d!s !#en!s &e#des 5ue se u%ii!n en su es%!d' n!%u#!


10/11

de 0u(ed!d !#ci! "#!ci!s ! 5ue c'n%iene ! c!n%id!d !decu!d! de !#ci! -!#! se#u%ii!d! en ! e!)'#!cin de ('des.

L! "e'(e%#$! de "#!n' de#i&! -#'-ied!des es-ec$ic!s en !s !#en!s. C!d! %i-' "#!n's de!#en! c'nie#e -#'-ied!des die#en%es, en%#e !s 5ue se encuen%#!n c!-!cid!d de

de'#(!cin, es%!)iid!d di(ensi'n!, -e#(e!)iid!d c!-!cid!d de c'0esin. L's "#!n'sde !#en! en '#(! !n"u!# su-'nen un! !%e#!cin "#!nu'(@%#ic! su-e#i'# 5ue #e5uie#e de(!'# c!n%id!d de )en%'ni%! -!#! '"#!# ! c'0esin ! ('(en%' de ('de', en%#e '%#!sc's!s.

E (du' de inu#! desc#i)e ! inu#! #e!%i&! de ! !#en!, ! (!'#$! de !#en!s de undicin%ienen un (du' de inu#! (edi! desde !-#'i(!d!(en%e 87 ! ==7. L! (!'#$! de !s-#'-ied!des de ! !#en!, de-enden de ! dis%#i)ucin de %!(!2' !s$ c'(' e %!(!2'-#'(edi'. L! -e#(e!)iid!d #e#!c%!#ied!d s'n -#'-ied!des !%!(en%e !%e#!)esde-endiend' de (du' de inu#!. En%#e (/s in's ' en%#e (/s !(-i! se! ! "!(! de

%!(!2's ! -e#(e!)iid!d #e#!c%!#ied!d se &e dis(inuid!. Es%! -#ue)! de "#!nu'(e%#$!0!ce -'si)e ! e&!u!cin de !()'s !c%'#es.

6. CONCLUSIONES

;!#! es%! -#/c%ic!, se -uede deci# 5ue e -'#cen%!+e de 0u(ed!d !)s'#)id! -'# 's "#!n'sde !#en! e5ui&!e ! un 7,89:. Es%e -'#cen%!+e (ues%#! 5ue ! 0u(ed!d !)s'#)id! -'# !!#en! ue e&!-'#!d! ! ('(en%' de sec!d' -'s%e#i'# ! ! !decu!cin de !s !#en!s. A su

&e, de(ues%#! 5ue ! !#en! -'see !%! -e#(e!)iid!d de "!ses ! es%!# en c'n%!c%' c'n!%!s %e(-e#!%u#!s.

E c'n%enid' de !#ci! AFS enc'n%#!d' ue de = "#!('s 3>,>: en -es'4. L! !#en! c'n%en$!un! -#'-'#cin de !#ci! -%i(! -!#! su us' en -#'ces's de undicin. ;'# ' %!n%', !-'#%!!s -#'-ied!des neces!#i!s ! ('(en%' de ! c#e!cin de ('de ! c'!d!.

L! "e'(e%#$! de "#!n' enc'n%#!d! ! c'(-!#!# ! i(/"en = c'n ! i(/"en 1 e&idenci!c!#!(en%e un! -#ed'(in!nci! -'# "#!n's c'n )'#des !n"u!#es (!#c!d's, 5ue c'nie#en !! (ues%#! un! es%!)iid!d di(ensi'n! ! 5ue (!n%ienen ! '#(! de ('de !c'n%#!ccin ! ('(en%' de ! c'!d! es #educid! en c'(-!#!cin ! '%#!s "e'(e%#$!s.

En ! de%e#(in!cin de (du' de inu#!, se ')%u&' 5ue @s%e &!'# es de 6,>. Teniend' encuen%! ' desc#i%' -'# ! AFS 3F'und# S!nd !nd)''4 , e&iden%e(en%e e (du' de inu#!de ! !#en! u%ii!d! en e !)'#!%'#i' es%/ den%#' de in%e#&!' ide!, -'# ' %!n%' es un!#!n -!#! 5ue ! !#en! se! !ce-%!d! -!#! ! e!)'#!cin de ('de de undicin.


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=H ASTM desi"n!%i'n C1>67 S%!nd!#d Tes% Me%0'd '# Sie&e An!sis ' Fine !ndC'!#se A""#e"!%es.

>H TITOV, STE;ANOV. Tecn''"$! de ;#'ces' de undicin. M'sc? Edi%'#i! MIR. 19K1.

8H CELIS B., JOANNA GAITN C., SOLIANIS. I(-e(en%!cin de (@%'d's de c'n%#' dec!id!d en !s !#en!s de ('de' -!#! ! !)#ic!cin de -ie!s en Inus!n L%d!.Buc!#!(!n"!, C''()i!. =778. T#!)!+' de "#!d' 3In"enie#' (e%!?#"ic'4. Uni&e#sid!dIndus%#i! de S!n%!nde# F!cu%!d de In"enie#$!s Fisic'5u$(ic!s Escue! de In"enie#$!(e%!?#"ic! cienci! de M!%e#i!es. Dis-'ni)e enW0%%-XX#e-'si%'#i'.uis.edu.c'X+s-uiX)i%s%#e!(X1=>86==X=X11>K=.-dY

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