Electrólisis

La electrólisis es el proceso que separa los elementos de un compuesto por medio de la electricidad.  En ella ocurre la liberación de electrones por los aniones en el ánodo (una reducción) y la captura de electrones por los cationes en el cátodo (una oxidación).

Historia

Fue descubierta accidentalmente en 1800 por William Nicholson mientras estudiaba el funcionamiento de las baterías. En 1834 el físico y químico inglés Michael Faraday desarrolló y publicó las leyes de la electrólisis que llevan su nombre y acuñó los términos.

Proceso

• Se aplica una corriente eléctrica continua mediante un par de electrodos conectados a una fuente de alimentación eléctrica y sumergidos en la disolución. El electrodo conectado al polo positivo se conoce como ánodo, y el conectado al negativo como cátodo.​
• Cada electrodo atrae a los iones de carga opuesta. Así, los iones negativos, o aniones, son atraídos y se desplazan hacia el ánodo (electrodo positivo), mientras que los iones positivos, o cationes, son atraídos y se desplazan hacia el cátodo (electrodo negativo).
• La manera más fácil de recordar toda esta terminología es fijándose en la raíz griega de las palabras:
  • Odos significa camino. Electrodo es el camino por el que van los electrones.
  • Catha significa hacia abajo (catacumba, catástrofe). Cátodo es el camino por donde caen los electrones.
  • Anas significa hacia arriba. Ánodo es el camino por el que ascienden los electrones.
  • Ion significa caminante. Anión se dirige al ánodo y catión se dirige al cátodo.
  • La nomenclatura se utiliza también en pilas.
  • Una forma fácil también de recordar la terminología es teniendo en cuenta la primera letra de cada electrodo y asociarla al proceso que en él ocurre; es decir: en el ánodo se produce la oxidación (las dos palabras empiezan con vocales) y en el cátodo la reducción (las dos palabras comienzan con consonantes).
• La energía necesaria para separar a los iones e incrementar su concentración en los electrodos es aportada por la fuente de alimentación eléctrica.
• En los electrodos se produce una transferencia de electrones entre estos y los iones, produciéndose nuevas sustancias. Los iones negativos o aniones ceden electrones al ánodo (+) y los iones positivos o cationes toman electrones del cátodo (-).

En definitiva lo que ocurre es una reacción de oxidación-reducción, donde la fuente de alimentación eléctrica se encarga de aportar la energía necesaria.

Electrólisis del agua

Diagrama simplificado del proceso de electrólisis.

Si el agua no es destilada, la electrólisis no sólo separa el oxígeno y el hidrógeno, sino los demás componentes que estén presentes como sales, metales y algunos otros minerales (lo que hace que el agua conduzca la electricidad no es el H₂O, sino que son los minerales. Si el agua estuviera destilada y fuera 100% pura, no tendría conductividad).

Es importante hacer varias consideraciones:

• Nunca deben unirse los electrodos, ya que la corriente eléctrica no va a conseguir el proceso y la batería se sobrecalentará y quemará.
• Debe utilizarse siempre corriente continua (energía de baterías o de adaptadores de corriente), nunca corriente alterna (energía del enchufe de la red).
• La electrólisis debe hacerse de tal manera que los dos gases desprendidos no entren en contacto, de lo contrario producirían una mezcla peligrosamente explosiva (ya que el oxígeno y el hidrógeno resultantes se encuentran en proporción estequiométrica).
• Una manera de producir agua otra vez, es mediante la exposición a un catalizador. El más común es el calor; otro es el platino en forma de lana fina o polvo. El segundo caso debe hacerse con mucho cuidado, incorporando cantidades pequeñas de hidrógeno en presencia de oxígeno y el catalizador, de manera que el hidrógeno se queme suavemente, produciendo una llama tenue. Lo contrario nunca debe hacerse sin debida investigación y ayuda profesional.

Aplicaciones de la electrólisis

• Producción de aluminio, sodio, potasio, y magnesio.
• Producción de hidróxido de sodio, ácido clorhídrico, clorato de sodio y clorato de potasio.

• Producción de hidrógeno con múltiples usos en la industria: como combustible, en soldaduras, etc. Ver más en hidrógeno diatómico.
• La electrólisis de una solución salina permite producir hipoclorito (cloro): este método se emplea para conseguir una cloración ecológica del agua de las piscinas.
• La electrometalurgia es un proceso para separar el metal puro de compuestos usando la electrólisis. Por ejemplo, el hidróxido de sodio es separado en sodio puro, oxígeno puro e hidrógeno puro.
• La anodización es usada para proteger los metales de la corrosión.
• La galvanoplastia, también usada para evitar la corrosión de metales, crea una película delgada de un metal menos corrosible sobre otro penco.

Inteligencia artificial basada en la espintrónica

La espintrónica puede enriquecer o incluso reemplazar a la electrónica tradicional. Mientras los circuitos electrónicos hacen circular a los electrones gracias a su carga, los circuitos de la espintrónica funcionarían basándose en el espín. El espín es una manifestación de la mecánica cuántica que podría describirse como apuntando hacia "arriba" o hacia "abajo". Constituye una propiedad fundamental del electrón y es responsable de la mayoría de los fenómenos magnéticos.

Gracias a las peculiaridades de los circuitos espintrónicos, en ellos operaciones típicas de la circuitería clásica, como la conmutación (el mecanismo que produce los ceros y los unos del código binario) podrían ser realizadas más deprisa y usando menos energía.

La inteligencia artificial es una modalidad aún poco desarrollada de la computación, y busca emular el procesamiento de información del cerebro así como su habilidad para hacer deducciones. Tiene como principal propósito realizar tareas computacionales muy complejas, como el reconocimiento de imágenes o la predicción meteorológica, y su meta final es lograr una réplica de la mente humana lo más parecida posible a esta.

La inteligencia artificial que se usa actualmente funciona sobre el marco convencional proporcionado por la tecnología de circuitos integrados basados en semiconductores. Sin embargo, esta carece del carácter compacto y del bajo consumo energético del cerebro humano. Para superar este reto, resulta muy prometedora la aplicación imaginativa de un dispositivo de estado sólido individual, que adopta el papel de una sinapsis. Las sinapsis son, por así decirlo, los cables que conectan a unas neuronas con otras.

La espintrónica promete potenciar la inteligencia artificial hasta cotas de eficacia mucho más altas que cualquiera de las alcanzadas mediante las técnicas convencionales.

Consiguen demostrar con éxito la operación básica de un sistema de inteligencia artificial basado en la espintrónica.

Un grupo de trabajo de la Universidad de Tohoku en Japón, ha desarrollado una red neural artificial en la que se emplean sus dispositivos espintrónicos recientemente desarrollados, los cuales incluyen material magnético a escala micrométrica. El dispositivo espintrónico utilizado es capaz de memorizar valores arbitrarios entre 0 y 1 de una forma analógica, a diferencia de los aparatos magnéticos convencionales que solo pueden grabar el 1 o el 0, y por tanto es capaz de llevar a cabo la función del aprendizaje, que en el caso del cerebro humano es posible gracias a las sinapsis.

Usando la red desarrollada, los investigadores examinaron una operación de memoria asociativa, que no se ejecuta fácilmente en los ordenadores convencionales. A través de múltiples pruebas, confirmaron que los dispositivos espintrónicos poseen una capacidad de aprendizaje con la que la red neural artificial desarrollada puede conseguir asociar patrones y memorizarlos de un modo parecido a como lo hace el cerebro humano.

Se espera que la demostración del concepto en esta investigación abra nuevos horizontes para la tecnología de la inteligencia artificial, logrando que esta no necesite ser voluminosa, y dotándola de capacidades de procesamiento rápido y un consumo de energía ínfimo.

Onda electromagnética

El término onda electromagnética se utiliza para describir la forma en la que desplaza la radiación electromagnética a través del espacio. La radiación electromagnética se caracteriza por tener dos campos, uno eléctrico y otro magnético, y se desplaza en forma de onda con los dos campos perpendiculares y oscilantes. La oscilación es la responsable de que la radiación describa una onda al propagarse.

El medio por el que se creía viajaban las ondas le llamaban "éter" pero nunca se encontró, por el contrario, se ha demostrado que las ondas de radiación electromagnética son capaces de propagarse por el espacio vacío, algo que ha sido muy importante en el desarrollo de algunas tecnologías y en el avance de la ciencia.

Longitud de onda y frecuencia

Las características más importantes de las ondas electromagnéticas son la frecuencia y la longitud de onda, cuyo valor se utiliza para clasificar la radiación electromagnética en diferentes tipos.

Una onda electromagnética tiene crestas y valles, como una ola del mar. La longitud de onda es la distancia entre dos puntos idénticos de la onda en dos ciclos diferentes. Y un ciclo es un recorrido completo: desde el nivel cero sube hasta el máximo de la cresta; desde aquí baja hasta el mínimo del valle y vuelve a subir de nuevo hasta el nivel cero. Generalmente se mide como la distancia entre el máximo de una cresta y el máximo de la cresta siguiente o entre el mínimo de un valle y el mínimo del valle contiguo.

La longitud de onda puede ir desde miles de kilómetros hasta distancias inferiores al diámetro del núcleo de un átomo. El rango completo de longitudes de onda se conoce como espectro electromagnético y, en orden decreciente, incluye ondas de radio, microondas, infrarrojo, luz visible, ultravioleta, rayos X y rayos gamma.

La frecuencia es otra de las características más destacadas para definir a una onda y es una medida de la velocidad de oscilación del campo electromagnético. Se mide según el número de ciclos que pasan por un mismo punto durante un determinado período de tiempo, por ejemplo ciclos por segundo (Hercio – Hz).

Todas las ondas electromagnéticas se propagan a la misma velocidad, la velocidad de la luz. Esto implica que la frecuencia y la longitud de onda dependen una de la otra. A mayor longitud de onda, más mide un ciclo y, como la velocidad es constante, menos ciclos pasarán por unidad de tiempo, es decir, a mayor longitud de onda, menor frecuencia, y viceversa.

Por tanto, como la longitud de onda y la frecuencia determinan la velocidad de propagación y se sabe que toda onda se propaga a la velocidad de la luz, se puede concluir que:

(fórmula longitud de onda y frecuencia)


Siendo c la velocidad de la luz, λ la longitud de onda y ν la frecuencia.

Energía

La radiación electromagnética transporta más energía cuanto menor longitud de onda tiene, es decir, que a mayor frecuencia, mayor energía. La energía que transporta una onda electromagnética determina como afecta a la materia. Las ondas de radio de baja frecuencia apenas perturban los átomos y moléculas, mientras que las microondas, que transportan más energía, hacen que algunos átomos y moléculas se muevan o vibren más rápido y aumenten de temperatura.

Los rayos X y los rayos gamma tienen una acción mucho mayor pudiendo romper enlaces moleculares o liberar electrones de los átomos y formar iones, motivo por el que se conocen como radiación ionizante.

Según Planck, la energía de la radiación electromagnética es:

Relación de Planck : E es la energía, ν la frecuencia y h es la conocida como constante Planck, que es igual a 6,6260693(11)x10-34.

Dualidad onda corpúsculo

La relación entre la luz y el electromagnetismo fue establecida en el siglo XIX por el trabajo del físico James Clerk Maxwell. A partir de aquí, surgió el estudio de la electrodinámica, campo en el que las ondas electromagnéticas, como la luz, se consideran perturbaciones en un campo electromagnético creado por el movimiento de partículas cargadas eléctricamente. A diferencia del supuesto éter, el campo electromagnético es la esfera de influencia de una partícula cargada y no un material o cosa tangible.

Trabajos posteriores de comienzos del siglo XX mostraron que la radiación electromagnética también tenía propiedades propias de las partículas. Algunos experimentos mostraban que la radiación se comportaba como onda mientras que otros mostraban un comportamiento como si la radiación estuviese formada por partículas. A estas partículas, Einstein les daría el nombre de fotones, o cuantos de luz, cuya energía es definida por la relación de Planck.

Con su modelo de fotones, Einstein fue capaz de explicar el fenómeno fotoeléctrico y, junto a su interpretación del movimiento browniano, le hizo recibir el Premio Nobel en Física en 1921

En 1924, el físico francés Louis-Victor de Broglie postuló el principio de dualidad onda corpúsculo de la materia, según el cual, toda la materia existente en el Universo tiene propiedades tanto de onda como de corpúsculo, y definió las ondas de materia.

Experimentos posteriores han podido comprobar características de onda en partículas subatómicas, en átomos y en moléculas. Aunque este postulado es ampliamente aceptado, aún no hay consenso universal sobre si afecta efectivamente a toda la materia como postuló De Broglie; por el momento, el compuesto más grande sobre el que se ha observado características de onda ha sido en el fullereno en un estudio llevado a cabo en la Universidad de Viena en el año 2005.

El fullereno es un compuesto bastante grande, su masa atómica es 720 y su diámetro molecular es 40 nanómetros. Se llegó a medir su longitud de onda, 2.5 picómetros (400 veces su diámetro molecular). Pero este experimento asumió que las hipótesis de De Broglie eran correctas, y por eso hay controversia sobre sus resultados.

Aplicaciones

Una gran parte de la tecnología moderna depende de las ondas electromagnéticas. Radio, televisión, telefonía móvil y el propio Internet se basan en la transmisión de radiofrecuencia por el aire, por el espacio o a través de cables de fibra óptica.

Los láseres utilizados para grabar los CDs, DVDs y discos Blu-Ray utilizan ondas de luz para escribir y leer la información en los discos. Las máquinas de rayos X son esenciales en medicina y otras pruebas diagnósticas por imagen también se basan en ondas electromagnéticas, como la gammagrafía.

Las ondas electromagnéticas tienen otras muchas aplicaciones pero no podemos olvidarnos de mencionar su importante papel en el avance de la ciencia. Por ejemplo, el conocimiento actual del Universo proviene ampliamente del estudio y análisis de luz, ondas de radio, radiación ultravioleta y rayos X que nos llegan de galaxias y estrellas muy distantes.

Implicaciones en salud

Se cree que la radiación electromagnética de poca energía, aquellas con baja frecuencia y longitud de onda larga, como la radiofrecuencia, no son perjudiciales para la salud humana. A mayor energía, sin embargo, la radiación electromagnética es peligrosa. Por ejemplo, los rayos X y los rayos gamma pueden dañar a nuestras células, incluso matarlas. También pueden alterar al ADN y producir mutaciones que aumentan la probabilidad de desarrollar cáncer.

El riesgo para los pacientes del uso de rayos X se considera insignificante, pues se exponen a ellos de forma muy esporádica. Sin embargo, los radiógrafos deben llevar indumentaria de material impenetrable por los rayos X, así como seguir otras medidas de seguridad, para disminuir los riesgos de la exposición a la que se ven sometidos a diario.

La radiación ultravioleta, presente en la luz solar, puede causar quemaduras y una exposición excesiva continuada puede favorecer a la aparición de cáncer de piel.

Estados de la materia

Estados de la materia: sólido, líquido, gaseoso y plasma.

Ya habíamos oído hablar de los tres estados de la materia: sólido, líquido y gaseoso. Sin embargo, existe un cuarto estado denominado plasma y un quinto estado, el Condensado de Bose-Einstein.
Dadas las condiciones existentes en la superficie terrestre, sólo algunas sustancias pueden hallarse de modo natural en los tres estados, tal es el caso del agua.

La mayoría de sustancias se presentan en un estado concreto. Así, los metales o las sustancias que constituyen los minerales se encuentran en estado sólido y el oxígeno o el CO₂ en estado gaseoso:
Los sólidos: Las partículas están unidas por fuerzas de atracción muy grandes, por lo que se mantienen fijas en su lugar; solo vibran unas al lado de otras.

Propiedades:
- Tienen forma y volumen constantes.
- Se caracterizan por la rigidez y regularidad de sus estructuras.
- No se pueden comprimir, pues no es posible reducir su volumen presionándolos.
- Se dilatan: aumentan su volumen cuando se calientan, y se contraen: disminuyen su volumen cuando se enfrían.

Los líquidos: las partículas están unidas, pero las fuerzas de atracción son más débiles que en los sólidos, de modo que las partículas se mueven y chocan entre sí, vibrando y deslizándose unas sobre otras.

 

Propiedades:

 

- No tienen forma fija pero sí volumen.

- La variabilidad de forma y el presentar unas propiedades muy específicas son características de los líquidos.

- Los líquidos adoptan la forma del recipiente que los contiene.

- Fluyen o se escurren con mucha facilidad si no están contenidos en un recipiente; por eso, al igual que a los gases, se los denomina fluidos.
- Se dilatan y contraen como los sólidos.

 

Los gases: En los gases, las fuerzas de atracción son casi inexistentes, por lo que las partículas están muy separadas unas de otras y se mueven rápidamente y en cualquier dirección, trasladándose incluso a largas distancias.

Propiedades:
- No tienen forma ni volumen fijos.
- En ellos es muy característica la gran variación de volumen que experimentan al cambiar las condiciones de temperatura y presión.
- El gas adopta el tamaño y la forma del lugar que ocupa.
- Ocupa todo el espacio dentro del recipiente que lo contiene.
- Se pueden comprimir con facilidad, reduciendo su volumen.
- Se difunden y tienden a mezclarse con otras sustancias gaseosas, líquidas e, incluso, sólidas.
- Se dilatan y contraen como los sólidos y líquidos.

Plasma: Existe un cuarto estado de la materia llamado plasma, que se forman bajo temperaturas y presiones extremadamente altas, haciendo que los impactos entre los electrones sean muy violentos, separándose del núcleo y dejando sólo átomos dispersos.
El plasma, es así, una mezcla de núcleos positivos y electrones libres, que tiene la capacidad de conducir electricidad.

Un ejemplo de plasma presente en nuestro universo es el sol.

Otros ejemplos:

Plasmas terrestres:

 

- Los rayos durante una tormenta.

- El fuego.

- El magma.

- La lava.

- La ionosfera.

- La aurora boreal.

 

Plasmas espaciales y astrofísicos:

 

- Las estrellas (por ejemplo, el Sol).

- Los vientos solares.

- El medio interplanetario (la materia entre los planetas del Sistema Solar), el medio interestelar (la materia entre las estrellas) y el medio intergaláctico (la materia entre las galaxias).

- Los discos de acrecimiento.

- Las nebulosas intergalácticas.

- Ambiplasma

 

Estado Condensado de Bose-Einstein: Representan un quinto estado de la materia visto por primera vez en 1955. El estado lleva el nombre de Satyendra Nath Bose y Albert Einstein, quien predijo su existencia hacia 1920. Los condensados B-E son superfluídos gaseosos enfriados a temperaturas muy cercanas al cero absoluto (-273 ° C  o −459,67 °F). 

 

En este estado, todos los átomos de los condensados alcanzan el mismo estado mecánico-quantum y pueden fluir sin tener ninguna fricción entre sí. La propiedad que lo caracteriza es que una cantidad macroscópica de las partículas del material pasan al nivel de mínima energía, denominado estado fundamental.

 

Para hacernos una idea de lo que sería un objeto cotidiano estando en estado de Bose-Einstein, proponemos imaginar que varias personas estuvieran sentadas en la misma silla, no una sentada sobre otra, sino literalmente todas sentadas en la misma silla, ocupando el mismo espacio en el mismo momento.

 

 

- Dato curioso:  El estado de Bose-Einstein se podría considerar el estado 0 de la materia, ya que se da en partículas bosónicas (o que se comportan como las mismas) cuando se acercan al cero absoluto, que es la menor temperatura que un cuerpo puede alcanzar. 

Grupo Platinoide

Los elementos del grupo del platino y sus características básicas son:

Rutenio
El rutenio es un elemento perteneciente al grupo de metales de transición y su aspecto es blanco grisáceo. El número atómico del rutenio es el 44 y su símbolo químico es Ru.

Rodio
El rodio es un elemento perteneciente al grupo de metales de transición y su aspecto es blanco plateado metálico. El número atómico del rodio es el 45 y su símbolo químico es Rh.

Paladio
El paladio es un elemento perteneciente al grupo de metales de transición y su aspecto es blanco plateado metálico. El número atómico del paladio es el 46 y su símbolo químico es Pd.

Osmio
El osmio es un elemento perteneciente al grupo de metales de transición y su aspecto es azul grisáceo. El número atómico del osmio es el 76 y su símbolo químico es Os.

Iridio
El iridio es un elemento perteneciente al grupo de metales de transición y su aspecto es blanco plateado. El número atómico del iridio es el 77 y su símbolo químico es Ir.

Platino
El platino es un elemento perteneciente al grupo de metales de transición y su aspecto es blanco grisáceo. El número atómico del platino es el 78 y su símbolo químico es Pt.

Diamantes o Brillantes

El diamante es un mineral formado únicamente por carbono y que, por los procesos que detallamos entonces, pasa de ser un carbón a carbono cristalizado, además de convertirse en uno de los materiales más duros que existe en la Tierra.

A la piedra en bruto se le denomina diamante. Cuando a este diamante en bruto -tal y como se encuentra en la naturaleza- se le aplica un tipo de talla, se le denomina con el nombre de esa talla. La talla más usada y conocida por todos es la talla redonda, a la cual se designa como talla brillante, por lo que, en realidad, tendríamos que referirnos a diamante talla brillante.

Como en cualquier otro ámbito, se tiende a generalizar y ello explica que, en la actualidad, se denomine popularmente a todos los diamantes como brillantes.

Brillante es cómo denominamos a un tipo de talla y nunca al material empleado, por lo que otra piedra o gema puede estar tallada en talla brillante, del mismo modo que el diamante.

Siempre se tiene que acompañar a la definición de la talla con el nombre del material que es utilizado. En el caso que nos ocupa: diamante talla brillante.

Al generalizar, ha terminado admitiéndose popularmente la designación de brillante para todos los diamantes tallados como tal; se ha cambiado el nombre del material (diamante) por la talla (brillante) y hemos pasado a definirlos como brillantes redondos, brillantes cuadrados, etc. Pero sepamos que realmente no es así.

La talla brillante es la más conocida y clásica usada en joyería. Su tallaje es redondo y de ella se obtienen los mejores ángulos de refracción de la luz para que el diamante tallado resultante brille en su máximo esplendor. Como mínimo, consta de cincuenta y siete facetas o lados.

Pantalla táctil

Una pantalla táctil (en inglés touch screen) es una pantalla que mediante un toque directo sobre su superficie permite la entrada de datos1 y órdenes al dispositivo, y a su vez muestra los resultados introducidos previamente; actuando como periférico de entrada y salida de datos, así como emulador de datos interinos erróneos al no tocarse efectivamente. Este contacto también se puede realizar por medio de un lápiz óptico u otras herramientas similares. Actualmente hay pantallas táctiles que pueden instalarse sobre una pantalla normal, de cualquier tipo o denominación (LCD, monitores y televisores CRT, plasma, etc.).

Las pantallas táctiles se hicieron famosas por su uso en dispositivos de la industria, ordenadores públicos (como exposiciones de museos, pantallas de información, cajeros automáticos de bancos, etc.) donde los teclados y los ratones no permiten una interacción satisfactoria, intuitiva, rápida, o exacta del usuario.

Desde finales del siglo XX y especialmente en los comienzos del XXI alcanzan un uso habitual en la mayoría de los dispositivos con pantalla: monitores de computadora, teléfonos móviles, tabletas, etc.

Las pantallas táctiles de última generación consisten en un cristal transparente donde se sitúa una lámina que permite al usuario interactuar directamente sobre esta superficie.

La gran mayoría de las tecnologías de pantalla táctil significativas fueron patentadas durante las décadas de 1970 y 1980 y actualmente han expirado. Este hecho ha permitido que desde entonces los diseños de productos y componentes que utilizan dichas tecnologías no estén sujetos a royalties, lo que ha permitido que los dispositivos táctiles se hayan extendido más fácilmente.

Con la creciente aceptación de multitud de productos con una pantalla táctil integrada, el coste marginal de esta tecnología ha sido rutinariamente absorbido en los productos que las incorporan haciendo que prácticamente desaparezca. Como ocurre habitualmente con cualquier tecnología, el hardware y el software asociado a las pantallas táctiles ha alcanzado un punto de madurez suficiente después de más de tres décadas de desarrollo, lo que le ha permitido que actualmente tengan grado muy alto de fiabilidad. Como tal, las pantallas táctiles pueden hallarse en la actualidad en aviones, automóviles, consolas, sistemas de control de maquinaria y dispositivos de mano de cualquier tipo.

Dos Tipos de tecnología táctil

Según la tecnología que usen, hay dos tipos de pantallas táctiles de uso habitual:

Resistivas: Son más baratas y no les afectan el polvo ni el agua salada y, además de ser más precisas, pueden ser usadas con un puntero o con el dedo. Sin embargo, tienen hasta un 25% menos de brillo y son más gruesas, por lo que están siendo sustituidas por otras en los dispositivos móviles que precisan un tamaño y un peso ajustados y mayor brillo en la pantalla por la posibilidad de estar expuestos a la luz directa del sol.

Capacitivas: Basadas en sensores capacitivos, consisten en una capa de aislamiento eléctrico, como el cristal, recubierto con un conductor transparente, como el ITO (tin-doped indium oxide). Como el cuerpo humano es también un conductor eléctrico, tocando la superficie de la pantalla resulta una distorsión del campo electrostático de la pantalla, la cual es medida por el cambio de capacitancia (capacidad eléctrica). Diferentes tecnologías pueden ser usadas para determinar en qué posición de la pantalla fue hecho el toque. La posición es enviada al controlador para el procesamiento. La calidad de imagen es mejor, tienen mejor respuesta y algunas permiten el uso de varios dedos a la vez (multitouch). Sin embargo, son más caras y no se pueden usar con puntero normal, sino con uno especial para las pantallas capacitivas.

Superficie de onda: la tecnología de ondas de superficie utiliza ondas ultrasónicas que pasan sobre el panel de la pantalla táctil. Cuando se toca el panel, una parte de la onda es absorbida. Este cambio en las ondas ultrasónicas registra la posición del evento táctil y envía esta información al controlador para su procesamiento. Paneles de la pantalla táctil de la onda de superficie son el más avanzado de los tres tipos, pero pueden ser dañados por elementos externos.

Sistemas operativos y software

Existe una gran variedad de software dirigido al manejo de máquinas con pantallas táctiles y que puede ejecutarse en los principales sistemas operativos como son GNU/Linux, MacOS y Windows. En los tres casos existen versiones especiales de sus sistemas operativos que están adaptadas para su uso en tabletas y portátiles táctiles. Android es un sistema operativo de código abierto basado en el núcleo (kernel) de Linux, inicialmente desarrollado por Android Inc. y respaldado por Google. Apple ha desarrollado su sistema iOS para iPad y Microsoft, desde Windows XP Tablet PC Edition, ha incluido un desarrollo específico en las versiones posteriores, llegando a Windows 8 donde el desarrollo táctil no es específico de una versión sino de la versión.

En otro tipo de dispositivos como las PDAs o teléfonos con pantalla táctil también existen sistemas operativos como: PalmOS, Windows Phone, iOS, Android, BlackBerry OS, WebOS, Symbian OS, MeeGo o Maemo.

Respecto al software específico para pantallas táctiles, al igual que en el caso de otros dispositivos similares como las tabletas digitalizadoras, destacan los programas de reconocimiento de escritura manual como Inkwell en Macintosh. En el caso de Windows XP Tablet PC Edition el propio sistema operativo incluye reconocimiento de escritura. También son habituales los programas de dibujo, como por ejemplo Corel Painter, que pueden incluso reconocer la fuerza con la que se está pulsando sobre la pantalla o la inclinación del objeto con el que se está tocando.

Multitud de aplicaciones utilizan las características táctiles de los dispositivos y de los sistemas operativos: teclados virtuales, juegos, gestores multimedia, ofimática, etc.

Materiales que atrae un imán o es repelido

Un imán ejerce fuerzas sobre materiales magnéticos. Entre los materiales magnéticos están los ferromagnéticos, los paramagnéticos y diamagnéticos.

De los tres tipos de metales que interactúan con los campos magnéticos. 

- Los metales ferromagnéticos son atraídos fuertemente por los imanes. 

- Los paramagnéticos también, pero la fuerza de atracción es mucho más débil. 

- En la presencia de un imán fuerte, los metales diamagnéticos inducen un débil campo magnético opuesto, es decir, son repelidos por los campos magnéticos.

Metales ferromagnéticos

Los metales ferromagnéticos son atraídos fuertemente por una fuerza magnética. Los Metales ferromagnéticos más comunes son el hierro, níquel, cobalto, gadolinio, disprosio y aleaciones como el acero que contienen metales ferromagnéticos (MnAs,MnBi,MnSb, etc). Los metales ferromagnéticos se usan comúnmente para hacer imanes permanentes.

Materiales paramagnéticos

Los materiales paramagnéticos son atraídos débilmente por una fuerza magnética. Esta es aproximadamente un millón de veces más débil que la que atrae a los ferromagnéticos. Metales paramagnéticos son el cobre, aluminio, y los elementos de transición (titanio, wolframio, etc del bloque "d" de la tabla periódica) y no metales el aire. Los elementos de transición son aquellos que tienen la subcapa d o f parcialmente llena en cualquier estado de oxidación común. El término "elementos de transición" se refiere más comúnmente a los elementos de transición del bloque "d".

Materiales diamagnéticos

A diferencia de los metales ferromagnéticos y paramagnéticos, los diamagnéticos responden a los imanes induciendo un campo magnético opuesto. Los ejemplos de estos son el grafito de carbono, oro, plata, plomo y bismuto metálico, hidrógeno, agua, helio y demás gases nobles, cloruro de sodio, cobre, diamante, plomo, silicio, germanio, bronce, azufre. Las máquinas MRI usan el carbono de las células humanas usando un gran imán para inducir un campo magnético. 

A partir de estos datos, se puede deducir del efecto del imán sobre el oro, y sobre la plata, que consiste en que el imán no atrae materiales de oro o plata pura, sino que más bien debería repelerlos levemente (habría que experimentar esto para confirmarlo), pero si tenemos una joya de oro o plata, y acercamos un imán y este lo atrae eso podría indicarnos que esa joya no es pura de oro ni de plata, sino que tiene aleado algún metal ferromagnético.

Colada, Fundición y Moldeado de Metales

INTRODUCCIÓN

La fundición de metales es el proceso de fabricación de piezas mediante el colado del material derretido en un molde. El proceso tradicional es la fundición en arena, por ser ésta un material refractario muy abundante en la naturaleza y que, mezclada con arcilla, adquiere cohesión y moldeabilidad sin perder la permeabilidad que posibilita evacuar los gases del molde al tiempo que se vierte el metal fundido. El proceso comienza con la elaboración del modelo que es la pieza que se desea reproducir; cuando la producción es en masa se la maquina en metales “blandos” como el aluminio. Este procedimiento de fabricación se aplica para producir piezas (moldeadas por colada). Para el moldeo por colada se usa un molde que corresponda a la configuración de la pieza deseada. Los moldes para la colada pueden ser: moldes permanentes y moldes no permanentes

En cuanto a la forma de la pieza, para darle a un cuerpo formas cilíndricas, cónicas, esféricas, estas se obtienen con el uso de las herramientas de corte. Por medio del movimiento de corte se consigue el arranque de viruta bien sea por giro o traslación de la pieza a mecanizar. El arranque de viruta se consigue mediante un movimiento rectilíneo de corte; en el torneado, taladrado, fresado y rectificado, se consigue un movimiento de corte circular.

Las herramientas de corte se fabrican en diversos grados que van desde el tenaz y menos duro para maquinar acero hasta el muy duro y algo frágil para maquinar hierro colado y materiales abrasivos.

MARCO TEÓRICO

CLASIFICACION DE PIEZAS

Han sido desarrollados varios sistemas de clasificación de piezas, pero ninguno de ellos ha sido aceptado de forma general, puesto que deben adaptarse a las necesidades. Se distinguen:

Sistemas basados en atributos de diseño

Este sistema se basa en las formas, dimensiones, tolerancias, tipo de material, acabado superficial y función de la pieza.

Sistemas basados en atributos de fabricación

Este sistema comprende los procesos, operaciones, tiempo de fabricación, lotes, producción anual, máquinas y útiles necesarios.

Sistemas mixtos

Sistemas basados en atributos de diseño y fabricación de la pieza.

SELECCIÓN Y ALEACIÓN DE METALES PARA FUNDICIÓN

Selección

Los procesos de selección de materiales requieren un entendimiento de las relaciones existentes entre distintos tipos de variables tales como las propiedades del material, características de procesado, consideraciones de diseño, función que debe cumplir la pieza y la forma de la pieza.

Las propiedades más importantes (general, mecánicas, térmicas, desgaste); a tener en cuenta en los procesos de selección son los siguientes: coste (E/kg), densidad (kg/m3), módulo de elasticidad (Gpa), límite elástico (Mpa), tenacidad a la fractura (Mpa), límite de fatiga (Mpa), conductividad térmica (W/mK), calor específico (J/kg K), punto de fusión (K), temperatura de transición vítrea (K), coeficiente de dilatación térmica ( K -1 ), velocidad de corrosión (mm/año). La conductividad térmica o eléctrica son características del procesado de materiales.

Consideraciones del diseño

Deben evitarse las esquinas agudas, los ángulos y los biseles, pues, éstas actúan como elevadores de esfuerzos y pueden causar el agrietamiento y grietas del metal (y de las matrices) durante la solidificación.

Deben evitarse las áreas planas grandes (superficies simples), ya que se pueden torcer durante el enfriamiento debido a gradientes de temperatura o formarse un mal acabado superficial.

A fin de evitar el agrietamiento de la pieza fundida, deberán existir tolerancias de construcción durante la solidificación.

Líneas de partición, la línea de partición es aquella línea o plano que separa las mitades superior e inferior de los moldes; la línea de partición debe estar en las líneas o bordes de las fundiciones.

Ángulo de salida, éste ángulo pequeño en los modelos para moldes de arena para permitir la extracción del modelo sin dañar el molde.

Tolerancias dimensionales, deben ser tan amplios como sea posible, dentro de los límites de un buen desempeño de la pieza, de lo contrario aumenta el costo de la fundición.

Holgura de maquinado, las holguras de maquinado que se incluyen en las dimensiones del modelo, dependen del tipo de fundición y aumentan con el tamaño y el espesor de la sección de fundiciones.

Esfuerzos residuales, las diferentes velocidades de enfriamiento dentro del cuerpo de una fundición generan los denominados esfuerzos residuales, para ello es necesario el alivio de esfuerzos a fin de evitar distorsiones en aplicaciones críticas.

En cuanto a la forma de la pieza, para darle a un cuerpo formas cilíndricas, cónicas, esféricas, estas se obtienen al usar el torno (torneado); para alisar o perfilar una pieza o cuerpo se utiliza la fresa (fresado); para agujeros cilíndricos en las piezas, se utiliza taladradora o taladro.

Para hacer roscas en agujeros o piezas cilíndricas, se utilizan taladradoras, roscadoras con machos y roscadoras por laminación; para agujeros de pequeños y grandes diámetros, se utiliza la mandrinadora; para el tallado de dientes en piezas cilíndricas o cónicas se utiliza la dentadora.

Para obtener superficies planas o perfiladas rectilíneamente, se utiliza la limadora; para obtener superficies planas o acanaladuras rectílineas se usa la mortajadora.

En cuanto a la función de la pieza, existen determinadas piezas que incluyen engarces o zonas destinadas a encajar con otras partes diferentes para formar una pieza más compleja. Otras piezas, se fabrican por la necesidad de que las mismas se integran a un diseño complejo.

Aleaciones de metales para Fundición

Algunos metales y aleaciones se producen directamente por medio de la metalurgia de polvos o por técnicas electrolíticas. Los demás metales y aleaciones, primero deben pasar por la etapa de fusión y vaciado; por lo que es muy común distinguir entre dos amplias clases:

1.- Las aleaciones forjadas poseen suficiente ductilidad para permitir la deformación plástica en caliente y/o en frío representan el mayor porcentaje (85%) de las aleaciones producidas y se funden en formas sencillas adecuadas para el trabajo posterior como lo es la fundición de lingotes.

2.- Las aleaciones fundidas, tales como las eutécticas, se eligen por su buena fundibilidad o son materiales con una estructura que no puede tolerar ninguna deformación. Estas se funden directamente en la forma final (fundición de formas).

Materiales Ferrosos

En este grupo de materiales se pueden derivar varias familias del sistema hierro - carbono.

Aceros Fundidos

Los aceros al carbono se encuentra en la forma de F3 C. su punto de fusión es elevado (más del 0.15 % de carbono), su amplio rango de congelamiento hacen a los aceros menos adecuados para propósitos de fundición, no obstante, son dúctiles y tiene una resistencia sobre todo a la fatiga elevada, y ésta se puede incrementar por medio de un tratamiento térmico y por aleación.

Como las inclusiones sulfurosas deterioran las propiedades, el contenido de azufre se disminuye al adherir elementos como el calcio. El acero se desoxida con aluminio. La mayoría de los aceros se pueden soldar fácilmente para armar componentes de tamaños inusitadamente grande o de gran complejidad; de ahí que tengan aplicaciones importantes principalmente para equipo ferroviario (ejemplo: ruedas, marcos de los vagones de carga) equipo de construcción, equipo de construcción y minería (ejemplo: carcasas de flecha, rotores de cable), maquinaria para trabajar metales (trenes de laminación) en componentes petroleros y plantas químicas (cuerpos de válvulas, impulsores).

Los aceros inoxidables son indispensables en las industrias alimenticias y su punto de fusión elevado y su alto rango de congelamiento presentan retos tecnológicos importantes.

Hierros fundidos blancos

Los hierros fundidos contienen más de 2% de carbono. La forma en que el carbono solidifica depende de las velocidades de enfriamiento, así como de la composición, el control se ejerce principalmente por medio del contenido total de carbono, silicio y potasio.

La cementita primaria en eutéctico hace a estos hierros blancos, duros y frágiles, de aquí que su uso se limite a partes resistentes al desgaste, tales como recubrimiento para molinos de trituración de menas y en algunas partes de maquinaria agrícola.

Hierro Maleable

El hierro maleable tiene resistencia, ductilidad y tenacidad. Su fundición se produce con tratamiento térmico de la fundición de hierro blanco para formar grafito esferoidal.

Hierro gris

Con el equivalente de carbono (C.E) relativamente elevado y velocidades de enfriamiento más lentas, hay tiempo para que el hierro solidifique en forma estable y para que el carbono se separe en formas de escamas de grafito haciendo la fractura de superficie de color gris opaco, de ahí el nombre de hierro gris. Las escamas de grafito disminuye la ductilidad hasta hacerla prácticamente nula y el módulo de Young es menor que el hierro (varía de 70-150 Gpa). El hierro gris constituye la elección preferida en todos los campos donde la ductilidad y la resistencia elevada no son necesarias, teniendo aplicación en pesos, marcos, armazones para motores, engranes y bombas. Su capacidad de amortiguamiento elevada es una ventaja para las bases de la máquina herramienta.

Hierro nodular

El hierro nodular (dúctil o esferoidal) combina la buena fundibilidad y maquinabilidad del hierro gris con un poco de la ductilidad del acero. Tiene una gama de aplicabilidad extremadamente amplio, desde cigüeñales, automotores y engranes hipoides hasta carcasas de bombas, rodillos de trenes de laminación y en general se usa en partes sometidas a cargas de impacto o que requieran un módulo elástico elevado (E=150-175 Gpa)

Materiales No Ferrosos

Los metales que no contienen hierro se llaman no ferrosos. Los más utilizados destacan el cobre (latones, bronces), aluminio, estaño, níquel, plomo, titanio, tungsteno.

Aquí se analizan los grupos de aleaciones más importantes ordenadas con respecto a su punto de fusión.

Aleaciones con base estaño

El estaño tiene el punto de fusión más bajo (232ºC). Es altamente resistente a la corrosión y no tóxico, pero su baja resistencia excluye su uso como material de construcción.

Su aplicación más relevante está en los cojinetes (baja fricción). Al añadirle a esta aleación con base estaño para formar un compuesto intermetálico, hace al material más resistente en la aplicación del cojinete.

Aleaciones con base de plomo

El plomo tiene un punto de fusión bajo (327ºC) por debajo de la aleación con base de estaño. Tiene buena resistencia a la corrosión, es tóxico y su uso está limitado a aplicaciones donde se evita el contacto humano. Se usan fundiciones grandes en arena o de molde permanente como escudos contra rayos x , rayos y. La baja resistencia y solubilidad en otros metales del plomo lo convierten en un material para cojinetes, con una calidad un poco menor que el estaño.

Aleaciones con base de zinc

El zinc tiene una baja fusión (419ºC), su mayor debilidad es la baja resistencia a la termofluencia. Tiene baja resistencia a elementos contaminantes como cadmio, estaño y plomo los cuales provocan la corrosión intergranular. Al emplear zinc (99.99%) puro y con un control de los contaminantes se asegura la resistencia a la corrosión. Su aplicación la tienen en cajas para instrumentos y los componentes y acabados automotores.

Aleaciones con base de aluminio

El aluminio presenta su punto de fusión en 660ºC. Tiene resistencia a la corrosión y la misma se mejora a través de mecanismos de solución sólida y de endurecimiento por precipitación. El aluminio puro tiene aplicación para utensilios domésticos. El aluminio de 99.6% de alta conductividad, se funde en matriz a presión para rotores del tipo jaula de ardilla, motores fraccionarios, y como fundición de molde permanente para motores grandes.

Aleación con base de cobre

El cobre tiene punto de fusión de 1083ºC, el cual es demasiado elevado para las matrices de acero. Una aleación de 88Cu-10Sn-2Zn tiene resistencia elevada, teniendo aplicación en engranes, cojinetes y piezas para bombas. A esta aleación si se le agrega plomo mejora la maquinabilidad. La aleación de 85Cu-5Sn-5Pb-5Zn se aplica en cuerpos de bombas. El contenido elevado de plomo en la aleación 80Cu-10Sn-10Pb disminuye su resistencia y se aplica en cojinetes.

Los bronces de aluminio tienen resistencia a la corrosión o teniendo aplicaciones marinas, engranes sinfín, válvulas y herramientas sin formación de chispas. Los latones (Cu-Zn) tienen aplicaciones para adaptadores, accesorios de plomería.

Aleaciones con base de níquel y cobalto

El níquel tiene un punto de fusión de 1435ºC y el cobalto de 1495ºC. Estas aleaciones tienen resistencia a la corrosión, sus aplicaciones están en partes de turbinas de gas como el motor de reacción.

Otras aleaciones

Otras aleaciones con punto de fusión más alto se usan en casos específicos para producir piezas fundidas como el titanio (punto de fusión 1670ºC), tiene resistencia a la corrosión. Tiene aplicación en plantas químicas y en la construcción de aeronaves subsónicas (mantiene el vuelo horizontal a velocidades que no excedan de Mach 1) y supersónicas (mantienen el vuelo horizontal a velocidades que excedan de Mach 1, un mach es más de 300 m/s). Están también los metales refractarios los cuales son difíciles de fundir debida a sus altas resistencias al calor, cabe mencionar los más importantes:

El molibdeno (punto de fusión de 2610ºC)

El niobio (punto de fusión de 2470ºC)

El tungsteno (punto de fusión de 3410ºC)

Se oxidan extremadamente rápido, por lo que se les aplica técnicas especiales tales como arco al vacío o haz de electrones. Se aplican en las toberas de los motores de los cohetes.

MOLDEADO Y COLADO DE MATERIALES

Moldeado: Los lingotes se forman por moldeado o molde vertiendo el metal líquido en unos moldes hechos de metal o de arena, según los casos. Tanto el metal como la arena tienen la ventaja de su porosidad el cual permite la salida de los gases. Moldear es producir un cuerpo rígido a partir de material sin forma. A los métodos de moldeo de materiales metálicos corresponden, entre otros, el moldeo y la pulvimetalurgia.

El colado: La colada o vaciado es el proceso que da forma a un objeto al hacer entrar material líquido en un agujero o cavidad que se llama molde y se deja solidificar el líquido. Cuando el material se solidifica en la cavidad retiene la forma deseada. Después, se retira el molde y queda el objeto sólido conformado. El proceso de colado permite obtener piezas con formas diversas y complejas en todo tipo de materiales.

Sistemas de colada.

Los sistemas de coladas son dispositivos necesarios para conducir el metal líquido a la cavidad del molde. Los elementos básicos del sistema de colada, pueden apreciarse en el siguiente esquema donde se destaca:

Colada o Bebedero: Conductor vertical a través del cual el metal entra en el canal.

Pozo de Colada: Sección usualmente redondeada al final del bebedero, utilizado para ayudar a controlar el flujo de metal que entra en canal.

Canal: Sección comúnmente horizontal a través de la cual el metal fluye o es distribuido mediante entradas a la cavidad del molde.

Portadas o Entradas: Canales secundarios variables en número de acuerdo al diseño de la pieza a través de las cuales el metal deja el canal para penetrar en la cavidad del molde.

Cavidad de Colada: Sección colocada en muchas ocasiones en la parte superior del bebedero de manera de darle facilidad al operador para mantener el metal dentro y permitir el flujo continuo, así mismo minimiza o evita la turbulencia y promueve la entrada al bebedero solo de metal limpio para ello usualmente emplean filtros.

Filtros: Pequeños dispositivos empleados en la cavidad de colada en coacciones en el pozo de colada, de manera de separar la escoria del metal y de esta forma permitir un flujo de metal limpio.

Moldeo por colada

Este procedimiento de fabricación se aplica para producir piezas ( moldeadas por colada). Para el moldeo por colada se usa un molde que corresponda a la configuración de la pieza deseada. Según el tipo de los materiales utilizados para el moldeo por colada, están los siguientes:

Fundición de hierro, moldeo por colada de fundición gris y de fundición maleable.

Fundición de acero, moldeo por colada del acero.

Fundición de metales, moldeo por colada de metales no férreos.

Los moldes para la colada pueden ser: moldes permanentes y moldes no permanentes. Un molde permanente está elaborado en metal, como el acero, o hierro colado; se emplean sobre todo para la fabricación en serie. Un molde no permanente o transitorio está hecho de materiales moldeables o refractarios como la arena; éstos se usan para una sola colada y se destruyen al extraer la pieza moldeada.

Limpieza de las piezas moldeadas

En este procedimiento se incluye la separación de las mazarotas, bebederos y demás partes del sistema de alimentación, el cual está formado por los cargadores y su utilización tiene como finalidad prevenir no sólo la formación de cavidades o rechupes, debido a la contracción del metal durante la solidificación sino también evitar diseños con exceso de metal y altos costos de limpieza. Así como las rebabas, se eliminan las incrustaciones de arena y la retirada de los machos de moldeo.

Los pequeños bebederos y mazarotas, cuando la pieza moldeada no es muy delicada y poco tenaz, se quitan golpeándolos y para los de mayor tamaño se usan herramientas de corte. Las rebabas se suprimen con corta frío o por amolado. Para la limpieza de la superficie (pieza moldeada) se utiliza el chorreado con arena. Para la limpieza de los machos de moldeo sin producir polvo se utiliza chorro de agua.

Pulvimetalurgia:

La pulvimetalurgia o metalurgia de polvos es un proceso de fabricación que, partiendo de polvos finos y tras su compactación para darles una forma determinada (compactado), se calientan en atmósfera controlada (sinterizado) para la obtención de la pieza. Este proceso es adecuado para la fabricación de grandes series de piezas pequeñas de gran precisión, para materiales o mezclas poco comunes y para controlar el grado de porosidad o permeabilidad. Algunos productos típicos son rodamientos, árboles de levas, herramientas de corte, segmentos de pistones, guías de válvulas, filtros, etc.

MODELOS

El modelo es un dispositivo que representa la parte exterior de la pieza y que permite obtener la geometría de la pieza en molde. Los modelos de los procesos (piezas de trabajo) se pueden usar para explorar la influencia de los parámetros del proceso; dos aproximaciones son posibles:

En el modelado físico el proceso se conduce en una escala reducida o se usan materiales de simulación.

En el modelado matemático se establecen ecuaciones que expresan la respuesta del proceso a cambios en sus parámetros.

Con el uso de computadoras y técnicas se ha hecho posible el modelado en línea, o sea, en tiempo real.

Modelos desechables y removibles

Los moldes se fabrican por medio de modelos los que pueden ser de madera, plástico, cera, yeso, arena, poliuretano, metal, etc. Si los modelos se destruyen al elaborar la pieza, se dice que éstos son disponibles o desechables y si los modelos sirven para varias fundiciones se les llama removibles

Modelos : Clasificación general

Según la forma que reproducen: externos e internos. (Caja para machos).

Forma del modelo: Al natural, enteros o divididos en dos o más partes.

Material: Madera, metálico, resinas

Diseño de modelos para fundición

La fundición en arena requiere un modelo a tamaño natural de madera, plástico y metales que define la forma externa de la pieza que se pretende reproducir y que formará la cavidad interna en el molde. En lo que atañe a los materiales empleados para la construcción del modelo, se puede emplear desde madera o plásticos como el uretano y el poliestireno expandido (EPS) hasta metales como el aluminio o el hierro fundido. Para el diseño del modelo se debe tener en cuenta una serie de medidas derivadas de la naturaleza del proceso de fundición:

Debe ser ligeramente más grande que la pieza final, ya que se debe tener en cuenta la contracción de la misma una vez se haya enfriado a temperatura ambiente. El porcentaje de reducción depende del material empleado para la fundición.

Las superficies del modelo deberán respetar unos ángulos mínimos con la dirección de desmoldeo (la dirección en la que se extraerá el modelo), con objeto de no dañar el molde de arena durante su extracción. Este ángulo se denomina ángulo de salida. Se recomiendan ángulos entre 0,5º y 2º.

Incluir todos los canales de alimentación y mazarotas necesarios para el llenado del molde con el metal fundido.

Si es necesario incluirá portadas, que son prolongaciones que sirven para la colocación del macho.

FUNDICIÓN EN MOLDE A PRESIÓN O FUNDICIÓN FORJADO

Una cantidad de fusión medida con anterioridad se carga en una matriz; se permite que se enfríe por debajo de la temperatura liquidus, y luego la matriz se cierra mientras se completa la solidificación. Al utilizar la matriz y el forjado en caliente el cual proporciona estructuras de grano altamente refinado y formas de las piezas.

En este proceso el metal líquido se inyecta a presión en un molde metálico (matriz), las piezas logradas con este procedimiento son de gran calidad en lo que se refiere a su terminado y a sus dimensiones. Este procedimiento es uno de los más utilizados para la producción de grandes cantidades de piezas fundidas. Se pueden utilizar dos tipos de sistema de inyección en la fundición en matrices.

Cámara caliente

Cámara fría

El procedimiento de fusión en cámara caliente se realiza cuando un cilindro es sumergido en el metal derretido y con un pistón se empuja el metal hacia una salida que descarga a la matriz. Las aleaciones más utilizadas en este método son las de bajo punto de fusión como las de zinc, estaño y plomo. Es un proceso rápido que se puede fácilmente mecanizar.

El proceso con cámara fría se lleva metal fundido por medio de un cucharón hasta un cilindro por el cual corre un pistón que empuja al metal a la matriz de fundición, y sólo es recomendable en trabajos de poca producción.

La fundición a presión es altamente competitiva con otras fundiciones y procesos de forjado. Ejemplo: la rótula de un volante hecho de una aleación de aluminio fundido a presión reemplazó a una fundición de hierro dúctil en cierta marca de automóviles.

VIRUTAS. SEPARACION

La viruta es un fragmento de material residual con forma de lámina curvada o espiral que es extraído mediante un cepillo u otras herramientas, tales como brocas, al realizar trabajos de cepillado, desbastado o perforación, sobre madera o metales. Se suele considerar un residuo de las industrias madereras o del metal; no obstante tiene variadas aplicaciones.

La formación de las virutas viene determinada por el tipo de herramienta y por los movimientos de trabajo. Las máquinas - herramientas utilizadas como: limas, cizallas, tornos, taladros, cepillos, mortajadoras, fresadoras, rectificadoras, sierras, brochadoras, etc, dan forma a las piezas.

Por medio del movimiento de corte se consigue el arranque de viruta bien sea por giro o traslación de la pieza a mecanizar. El arranque de viruta se consigue mediante un movimiento rectilíneo de corte, en el torneado, taladrado, fresado y rectificado, el movimiento de corte es circular. Por medio del movimiento de avance, se arranca la viruta a lo largo de múltiples giros o traslaciones, en el torneado, taladrado y fresado se consigue con movimiento de corte circular y continuo; y en el cepillado y mortajado con movimiento de corte rectilíneo y vaivén.

Por medio del posicionamiento, se colocan antes de empezar el mecanizado, la herramienta y la pieza a mecanizar en posición de trabajo (se aproximan hasta tocarse). El movimiento de aproximación determina la profundidad de corte de la herramienta y se consigue por aproximación mutua de la herramienta y la pieza a mecanizar.

HERRAMIENTAS DE CORTE

La mayoría de las herramientas de corte que se usan en operaciones de maquinado que generan arranque de viruta se fabrican de partículas de carburo de tungsteno en una matriz de cobalto. Estos polvos se comprimen en una briqueta de la forma requerida para la herramienta y luego se sinteriza en un horno, con lo que la mezcla se convierte en un material sólido muy duro y fuerte.

Se fabrican en diversos grados que van desde el tenaz y menos duro para maquinar acero hasta el muy duro y algo frágil para maquinar hierro colado y materiales abrasivos. Algunas veces se agregan carburo de titanio y de tántalo para darles mayor dureza o resistencia al desgaste.

La forma más simple de herramienta cortante es la de una sola punta como la usada en el trabajo de torno y cepillo de codo. Las herramientas cortantes de puntas múltiples son solamente dos o más herramientas de una sola punta acomodadas como una unidad. Ejemplo: fresas y escariadores.

Escariadores: Se usan para alisar o agrandar un agujero previamente taladrado. El escariado puede realizarse a mano, en un torno, en una fresadora o en una taladradora. Los tipos de escariadores principales son los escariadores normales (uso manual), los escariadores para máquina, los cuales se emplean en máquinas herramientas para trabajar a baja velocidad, y los escariadores huecos.

Fresadoras: Máquinas de fresar o fresadoras. Se emplean para trabajos de mecanizado propio de los talleres generales de herramental y matricería hasta las altamente especializadas que se instalan en las cadenas de fabricación. En el fresado se producen mayor número de superficies planas que por cualquier otro procedimiento. La herramienta utilizada recibe el nombre de fresa. Esta consta de un cuerpo cilíndrico que gira en torno a su eje y en su periferia consta de dientes uniformemente distribuidos que entran intermitente en contacto con la pieza, de la que arrancan viruta. Se trata de una operación o procedimiento de corte intermitente.

VIDA DE LA HERRAMIENTAS

Las herramientas de corte están sometidas a :

Grandes esfuerzos localizados.

Altas temperaturas.

Deslizamiento de la viruta por la cara de ataque.

Deslizamiento de la herramienta por la superficie recién cortada.

Estas condiciones inducen al desgaste de la herramienta, que a su vez, afecta en forma negativa la vida de la herramienta, la calidad de la superficie maquinada y su exactitud dimensional, y en consecuencia la economía de las operaciones de corte.

El desgaste de la herramienta es un proceso gradual; la rapidez de este proceso depende de los materiales de la herramienta y de la pieza, la forma de la herramienta, los fluidos de corte, los parámetros del proceso (como la velocidad de corte, avance, profundidad de corte) y de las características o propiedades de la máquina herramienta.

Hay dos tipos básicos de desgaste, que corresponden a dos regiones de una herramienta: desgaste de flanco y desgaste de cráter. Los factores que influyen sobre el desgaste de cráter.

Desgaste de Flanco: Se presenta en la superficie de incidencia de la herramienta y el ángulo de incidencia lateral, y en general se atribuye:

Frotamiento de la herramienta sobre superficie maquinada, que causa desgaste adhesivo y/o abrasivo; y Alta temperatura, el cual afecta las propiedades del material de la herramienta y la superficie de la pieza.

Desgaste de cráter: Se presenta en la cara de ataque de la herramienta y afecta al proceso de corte. Los factores más importantes que influyen sobre este tipo de desgaste son:

La temperatura en la interfase herramienta-viruta; y La afinidad química entre los materiales de herramienta y pieza.

El comportamiento de las herramientas de corte en el desgaste varía mucho, existe otros fenómenos que contribuyen a los patrones del desgaste de la herramienta. Por ejemplo, por la disminución del esfuerzo de cedencia a altas temperaturas generadas durante el corte, las herramientas se pueden ablandar y sufrir deformación plástica. Esta clase de deformación se presenta al maquinar metales y aleaciones de alta resistencia.

La ranura o la muesca de desgate en las herramientas de corte se ha atribuido a que esta región es la frontera donde la viruta ya no está en contacto con la herramienta; esta frontera llamada también línea de profundidad de corte, oscila, por las variaciones inherentes en la operación de corte y acelera el proceso de desgaste.

Por ser duras y abrasivas, cascarillas y capas de óxidos en una superficie de pieza aumentan el desgaste; la profundidad de corte debe ser mayor que el espesor de la capa de óxido o de la capa endurecida por el trabajo. En otras palabras, no se deben hacer cortes ligeros en piezas oxidadas.

CONCLUSIÓN

En las fundiciones existen muchos peligros, los materiales utilizados en los moldes de arena pueden crear sílice cristalina. Los dispositivos de corte, los chorros de arena y el esmerilado crean polvo. Estas actividades combinadas producen un ambiente ruidoso. Los trabajadores necesitan buenas prácticas de trabajo, ventilación adecuada y equipos de protección personal.

Los equipos de protección personal protegen contra el ambiente de la fundición. El uso de zapatos de cuero, guantes y anteojos con resguardos laterales. Usar protección para los oídos en ambientes ruidosos. Cuando el trabajo se realiza directamente con metales fundidos, en el calor o cerca de las llamas, es conveniente el uso de un casco de seguridad, delantal, chamarra o capa, chaparreras y polainas de cuero, de tela de fibra de vidrio con recubrimiento de aluminio, de telas sintéticas o de lana tratada. No trabajar con equipos o procesos que no conoce.

De los metales fundidos se desprenden gases que pueden ser peligrosos si se respiran, para ello se debe usar equipos de respiración. La arena de los moldes frecuentemente contiene sílice; quedar expuesto a sílice cristalina, puede causar una enfermedad en los pulmones. Empacar los moldes, sacudirlos o limpiar las piezas fundidas también puede ser una fuente de sílice cristalina, por lo tanto se deben usar equipos de respiración y trabajar en un área con buena ventilación. Los procesos cerrados y/o automatizados pueden reducir aún más la exposición a sustancias peligrosas en el aire.