Fundición
La fundición es importante en diferentes procesos industriales. Es el procedimiento más antiguo usado para dar forma a metales como el zinc o el cobre. Cabe destacar que este proceso es parte de la metalurgia, que es la técnica de donde son extraídos los metales y pasan a un proceso de transformación. Los usos de la función son bastante amplios y hoy te contamos todo lo que necesitas saber.
¿Qué es la fundición?
Este término se refiere a la acción de fundir o derretir materiales metálicos o cualquier otro elemento sólido. Es un proceso que consiste en disminuir y calentar el mineral, para conseguir de esa manera el metal en su estado natural.
Origen de la fundición
La fundición es una técnica que viene de tiempos prehistóricos. Comenzó a usarse cuando en esas épocas usaban el fuego para lograr hierro y barro quemado para la producción de cerámica. Es desde entonces que existen los objetos antiguos que conocemos con el pasar de los años; estos se dieron en el período arqueológico neolítico.
Las civilizaciones usaron la fundición para obtener armas, instrumentos agrícolas, herramientas, artículos domésticos, etc. Usando el oro, la plata y el cobre como principales metales.
Cabe destacar que no se conoce la fecha exacta en la que inicio la fundición como proceso. Pero según la historia, el hierro fue descubierto bajo el mandato del emperador chino Fou-Hi en el año 5.000 A.C. Las primeras piezas creadas fueron especie de pepitas de oro encontradas en la arena de los lechos de los ríos.
Puntos clave en la historia de la fundición
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El bronce fue descubierto y desde entonces marcó un cambio tecnológico muy significativo en la historia humana
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La extracción del hierro y su proceso fue un factor primordial en el éxito de los filisteos
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Por su parte, el trabajo de metales y su extracción, forzaron el avance a nivel tecnológico, más en cuanto al uso de fuego y hornos
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Los metales, desde entonces fueron y siguen siendo utilizados como moneda a nivel mundial
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La metalurgia dio paso al descubrimiento de la fundición y a su vez, la minería. Ambas se convirtieron en grandes industrias
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Es uno de los procesos más importantes desde su invención esto porque es vital en industrias como: transporte, la construcción, artículos cotidianos, la agricultura, etc.
Su industrialización
Este proceso fue creado ante la necesidad de la humedad de crear nuevos materiales y procesos de fabricación. Al respecto, la aparición de cobre, aluminio, y el desarrollo de los elementos químicos y a su vez, los nuevos procedimientos para crear modelos, moldes y mejores técnicas de fusión, fue lo que determinó el grado de industrialización, mismo que se logró a principios de siglo.
Fundición vs. Metalurgia
La fundición es uno de los sectores más destacados de la metalurgia. Esta técnica se basa en la obtención y el tratamiento de metales a partir de sus minerales. Ante eso, la metalurgia estudia la producción de aleaciones. Hay dos grandes campos dentro de la metalurgia:
Extractiva: en esta área se aplican y estudian diferentes procesos que están destinados al tratamiento de los minerales y materiales, que buscan obtener una especie útil. Esto según el metal que se requiera. Sus principales etapas son: transporte y almacenamiento, separación del metal, la purificación y la refinación.
De polvos: esta es la técnica de producción de polvos de un metal. Es decir, su objetivo es emplear el polvo de metal en la elaboración de diferentes objetos útiles. Sus principales procesos son el compactado y el sintetizado
La fundición es un proceso industrial
En la industria, el proceso de fundición más habitual es la fundición de arena. Esta consiste en colocar un metal fundido en un molde de arena, para que luego del proceso de solidificación se rompa el molde y se extraiga la pieza fundida. Cabe resaltar que hay tres tipos de fundición: colada continua, en lingotes y en moldes, que como ya dijimos, es el más usado.
Es un proceso complejo
Este proceso se desarrolla mediante dos flujos de producción paralelos: en determinado momento se unen para dar forma y posteriormente la terminación a la pieza, que están en proceso de elaboración. Asimismo, las fundiciones no siempre parten de los yacimientos de un metal o un hierro, es decir, también se pueden reciclar chatarra en las plantas, las cuales son preparadas para la incorporación en los procesos de fundición.
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Los materiales que se usan en este proceso: El Co2
Los diferentes tipos de moldeo en el proceso de fundición, conllevan el uso de distintos tipos de arena. En este proceso, el Co2 juega un papel de importancia.
Moldeo al Co2
En este tipo de moldeo, trata de endurecer moldes sin la necesidad de aportes de calor, con el uso de dióxido de carbono. ¿Cómo? El molde pasa por una corriente de Co2, que reacciona con el silicato sódico y el agua. Esta reacción tiene como resultado un carbonato de sodio acompañado de un gel de sílice –elemento fundamental que trabaja como aglutinante de la arena.
Moldeo en verde:
En este tipo de moldeo, la arena de fundición es sílice sola o sílice mezclada con otro mineral. En este proceso la arena debe tener buenas propiedades en aspecto refractaria, lo que quiere decir, que debe ser capaz de soportar altas temperaturas.
Moldeo en cascara:
En este proceso se pone en contacto la arena con resina con el molde previamente recalentado a una temperatura de 250 grados. En este tipo de moldeado, se deben tener moldes buenos en cuanto a conductores de calor. Se recomienda que sean de metal, hierro o acero.
La ventaja de la fundición sobre otros procesos
Una de las principales ventajas de este proceso, por sobre el resto de los procesos va en su facilidad y en su bajo costo. Con este método se pueden conseguir piezas de gran complejidad con distintas formas y tamaños.
Esta técnica es conveniente para la fabricación de piezas con metales y aleaciones cuyas características particulares no están naturalmente aptas para su obtención por otros procesos diferentes a la fundición.
Tipos de hornos para el proceso de fundición
En la industria, hay varios tipos de hornos que se clasifican según su tipo de energía y su forma de procesamiento.
Hornos de reverbero: es un tipo de horno rectangular. Está cubierto por una bóveda de ladrillo refractario que contiene una chimenea, la cual “reverbera” el calor producido en un sitio. Se utiliza para realizar la fusión del concentrado de cobre y separar también el material. Este tipo de hornos se usan en la producción de: cobre, estaño y níquel. También en el reciclado de aluminio. Y en la fundición de materiales como: metales férreos como el latón, aluminio y bronce.
Hornos rotativos: están hechos de una envoltura cilíndrica de acero, es de forma horizontal y termina con dos estructuras, una en cada extremo. En uno de los extremos, se encuentra el quemador y el otro tiene la salida de los gases quemados; estos generalmente pasan por un sistema de recuperación de calor que pre calienta el aire de soplado antes de ser expulsados por la chimenea.
Los tipos de combustible pueden ser: gas, gasoil o carbón. Los hornos rotativos con clasificados como hornos reverberos perfeccionado. Son usados para fundir cualquier clase de metales como cobre, bronce, aceros, etc. Y también usado en la incineración o calcinación.
Hornos de crisol: estos son recipientes de arcilla mezclada con varias sustancias; tienen un cierre hermético y al ser cerrados, se caldean en este tipo de hornos utilizando gas, gasoil o incluso, electricidad. La ventaja de este tipo de hornos es que su carga queda aislada, por lo que no se altera su composición por efecto de los gases expulsados como parte de la combustión.
Hornos eléctricos: es la más destaca en la industria. Se pueden obtener temperaturas muy elevadas, que sobrepasen los 3mil grados. Existen varios tipos de hornos eléctricos: de arco, de inducción, y de resistencia. Todos tienen distintos procesos para ser empleados.
Peligros y riesgos de la fundición
No solo para el ambiente, sino también en la salud de sus trabajadores, este tipo de procedimientos podría tener consecuencias. Incluso, el proceso de fundición destaca entre los principales procesos industriales con mayor índice de mortalidad.
Esto debido a:
- Derrames de metal fundido
- Explosiones
- Riesgos por monóxido de carbono
Asimismo, esta técnica tiene mayor incidencia de lesiones por cuerpos extraños, contusiones y quemaduras. Por su parte, también hay riesgo, aunque en menor proporción, de lesiones musculosqueléticas. Esta actividad también es la de más nivel de exposición al ruido.
Riesgos en la soldadura
En la soldadura, existen riesgos de exposición de los trabajadores a humos metálicos. Lo que quieres decir, que los trabajadores, se encuentran propensos a toxicidad y fiebres, producto de vapores de metal.
Por ejemplo, para soldar piezas de hierro fundidas, se utiliza electrodos de níquel, lo que crea una exposición a humos de este metal. Por su parte, la torcha de plasma produce: ozono, óxido de nitrógeno y radiación ultravioleta.
Fundiciones en Chile: hay siete fundiciones en el país
En Chile existen siete tipos de fundiciones: cinco estatales y dos privadas. Estas trabajas en base a una normativa ambiental para fundiciones de cobre. Esto con la finalidad de reducir la emisión de dióxido de azufre (So2) y otros tipos de compuestos.
Es por ello que la industria se dispuso a cumplir y contar con nuevas inversiones para lograr: “en el futuro inmediato cambios importantes en la tecnología y operación de las fundiciones chilenas, que no todas están en iguales condiciones de cumplir, e incluso pudiera darse la situación que algunas no puedan alcanzar los nuevos estándares, por razones de obsolescencia de tecnología y falta de capital”, según indicó el Departamento de Ingeniería Metalúrgica de la Universidad de Concepción.
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