TGT-1600

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DETERMINACIÓN DEL TIPO DE MOLDEO PARA LA FABRICACIÓN DE CONECTORES DE 
COBRE VÍA HORNO BASCULANTE DE CRISOL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARINELSA BAEZ PINEDA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA INGENIERÍA METALÚRGICA 
TUNJA 
2018 
 
 
 
 
2 
 
DETERMINACIÓN DEL TIPO DE MOLDEO PARA LA FABRICACIÓN DE 
CONECTORES DE COBRE VÍA HORNO BASCULANTE DE CRISOL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
MARINELSA BAEZ PINEDA 
CODIGO: 200820452 
 
 
 
 
Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de 
INGENIERO METALÚRGICO 
 
 
 
 
Director: FABIO RAÚL PÉREZ VILLAMIL 
MAGISTER EN INGENIERÍA DE MATERIALES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD PEDAGÓGICA Y TECNOLÓGICA DE COLOMBIA 
FACULTAD DE INGENIERÍA 
ESCUELA INGENIERÍA METALÚRGICA 
TUNJA 
2018 
 
 
 
 
 
 
 
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Nota de Aceptación 
 
 
 
 
 
 
 
 
Firma del Presidente del Jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Firma Jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Firma Jurado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“La autoridad científica de la facultad de ingeniería reside en ella misma, por lo 
tanto no responde por las opiniones expresadas en éste proyecto de grado” 
 
“Se autoriza la reproducción indicando su origen” 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
DEDICATORIA 
 
 
A DIOS, Por permitirme lograr una meta más 
 
A mis dos hijos Carlos jerónimo y paula Isabel que han sido mi fuente de 
motivación e inspiración para poder superarme cada día y así poder luchar para 
que la vida nos depare un futuro mejor. 
 
A mi esposo Carlos Parada por su sacrificio y esfuerzo, por darme una carrera 
para nuestro futuro y por crecer en mi capacidad. 
 
A mi madre que con sus palabras de aliento no me dejaban decaer para que 
siguiera adelante. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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AGRADECIMIENTOS 
 
 
Mis sinceros agradecimientos a todos quienes permitieron y apoyaron la 
realización del presente trabajo: 
 
A mi director de tesis Fabio Raúl Pérez Villamil por sus valiosos consejos y mi guía 
en este proyecto. 
 
A el ingeniero electromecánico Yefersson Medina por su orientación, esfuerzo, 
dedicación y tiempo empleado en el desarrollo de este proyecto. 
 
Ingeniero metalúrgico Hugo reyes por su ayuda y consejos. 
 
A Carlos Eduardo parada por su apoyo, comprensión y colaboración. 
 
Y a todas aquellas personas que de otra forma ayudaron a la realización de este 
proyecto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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TABLA DE CONTENIDO 
 
 
INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 15 
2. MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 17 
2.1 MARCO HISTÓRICO ...................................................................................... 17 
2.2 HORNOS ......................................................................................................... 18 
2.2.1 Hornos de crisol. ...................................................................................... 18 
2.2.2 Hornos de Inducción. . .............................................................................. 19 
2.3 FUNDICIÓN EN MOLDES PERDIDOS ........................................................... 20 
2.3.1 Fundición en arena. ..................................................................................... 21 
2.4 Morfología de los granos de arena. ................................................................. 22 
2.4.1 Resinas autofraguantes. . ........................................................................... 22 
2.4.2 Arena con silicato de sodio y CO2.. ............................................................. 23 
2.4.3 Arena en verde. .......................................................................................... 24 
2.5 MODELOS ...................................................................................................... 24 
2.5.1 Tipos de modelos. ...................................................................................... 25 
2.5.2 Modelos divididos. ...................................................................................... 25 
2.5.3 Modelos de una sola pieza. ......................................................................... 25 
2.6 MOLDES ......................................................................................................... 25 
2.7 El cobre ........................................................................................................... 26 
2.7.1 Aplicaciones del cobre. . ............................................................................. 27 
2.7.2 Fundición del Cobre. .................................................................................. 28 
2.7.3 Proceso de fundición del mineral al cobre puro. . ........................................ 28 
2.7.4 Recepción y Muestreo. ................................................................................ 28 
2.7.5 Proceso de fusión. . ...................................................................................... 29 
2.7.6 Proceso de Conversión. ............................................................................ 29 
2.7.7 Proceso de Pirorrefinación. . ...................................................................... 29 
2.8 MICRO FUNDICIÓN. ...................................................................................... 29 
2.9 ANÁLISIS TEÓRICO DE LA CONTRACCIÓN DEL COBRE .......................... 30 
2.10 SELECCIÓN DE MODELOS PARA LA OPERACIÓN DE MOLDEO ............ 31 
2.11 CONECTORES ELÉCTRICOS. .................................................................... 31 
2.12 SISTEMAS DE ALIMENTACION .................................................................. 35 
2.13 MÓDULO TÉRMICO ..................................................................................... 35 
2.14 PRESIÓN METALOSTATICA ....................................................................... 36 
2.15 FACTORES CONDUCTORES ...................................................................... 37 
2.16 MATERIALES CONDUCTORES. ................................................................. 37 
2.17 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE CONECTORES ...................................... 38 
2.18 CONECTORES BIMETALICOS .................................................................... 38 
2.19 RECUBRIMIENTOS. ..................................................................................... 39 
2.20 TIPOS DE RECUBRIMIENTO DE LOS CABLES ELÉCTRICOS .................. 39 
2.20.1 AISLAMIENTO ........................................................................................... 39 
2.21 ELEMENTOS ROSCADOS. .......................................................................... 39 
 
 
 
8 
 
2.22 DESIGNACIÓN DE LOS TORNILLOS .......................................................... 39 
2.23 ESTUDIO DE MERCADOS ........................................................................... 40 
3. PROCESO EXPERIMENTAL ............................................................................ 42 
3.1 EQUIPOS, MATERIALES E INSUMOS UTILIZADOS EN LA 
INVESTIGACIÓN. .................................................................................................. 42 
3.1.1 Arena sílice. ............................................................................................... 42 
3.1.2 Arena de relleno. .......................................................................................... 43 
3.1.3 Arena de contacto. ..................................................................................... 43 
3.2 CAJAS PARA MOLDEO .................................................................................44 
3.3 RESINAS AUTOFRAGUANTES ..................................................................... 45 
3.4 SILICATO DE SODIO Y CO2 .......................................................................... 46 
3.4.1 Principio Básico el CO2. ............................................................................... 46 
3.5 CHATARRA DE COBRE ................................................................................. 47 
3.6 DESULFURANTES ......................................................................................... 48 
3.6.1 Cupro Fosforo. . ........................................................................................... 48 
3.7 HORNO DE INDUCCIÓN ................................................................................ 49 
3.8 CRISOL ........................................................................................................... 50 
3.9 MATERIALES UTILIZADOS EN PROCESO DE MOLDEO ............................ 50 
3.10 MAQUINA UNIVERSAL DE ENSAYOS ........................................................ 52 
3.11 PÉNDULO DE CHARPY ............................................................................... 53 
3.12 DURÓMETRO ............................................................................................... 54 
4. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO DE FUNDICIÓN PARA LA FABRICACIÓN DE 
CONECTORES DE COBRE. ................................................................................. 56 
4.1 PREPARACIÓN DE LA ARENA PARA MOLDE EN VERDE .......................... 56 
4.1.1 Preparación de arena en molde de CO2. ................................................... 57 
4.1.2 Preparación de arena en molde resinas autofraguantes. . ......................... 58 
4.1.3 Preparación de materiales para la fabricación de la coquilla ........................ 59 
4.2 MODELERÍA ................................................................................................... 61 
4.3 CÁLCULOS DE SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ............................................ 61 
4.3.1 Sistema de alimentación conectores de cobre .............................................. 61 
4.3.2 Balance de Carga ........................................................................................ 62 
4.4 FUNDICIÓN, colado y desmolde de conectores de cobre .............................. 64 
4.4.1 Fusión de cobre. ........................................................................................... 64 
4.4.2 Colado. ....................................................................................................... 65 
4.4.3 Desmolde de piezas fundidas. .................................................................. 66 
4.5 ENSAYOS DE LABORATORIO ...................................................................... 68 
4.6 ENSAYO DE TRACCIÓN ................................................................................ 68 
4.7 ENSAYO DE DUREZA .................................................................................... 71 
4.8 ENSAYO CONDUCTIVIDAD .......................................................................... 73 
4.9 ENSAYO DE CHARPY ................................................................................... 80 
5. ANÁLISIS DE RESULTADOS ........................................................................... 83 
5.1 CONTRACCIÓN DEL COBRE EN 4 TIPOS DE MOLDEO: ............................ 83 
5.2 DEFECTOLOGIA DE LAS PIEZAS FUNDIDAS ............................................. 86 
5.2.1 Defectologia de las piezas fundidas en arena verde. .................................... 87 
5.2.2 Moldeo en arena con CO2 ........................................................................... 88 
 
 
 
9 
 
5.2.3 Defectologia de moldeo en coquilla ............................................................. 89 
6. CONCLUSIONES ............................................................................................. 92 
7. RECOMENDACIONES ..................................................................................... 93 
8. BIBLIOGRAFÍA e INFOGRAFÍA ....................................................................... 94 
9. ANEXOS ........................................................................................................... 95 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
10 
 
LISTA DE TABLAS 
 
Tabla 1. características de materiales para modelos. ............................................ 24 
Tabla 2. Contracción del cobre. ............................................................................. 31 
Tabla 3. Propiedades de los conductores. ............................................................. 33 
Tabla 4. Características físicas del modelo Conector tipo GC ............................... 34 
Tabla 5. Características físicas del modelo Conector tipo GAR............................. 34 
Tabla 6. Características físicas del modelo. Conector tipo GD ............................. 34 
Tabla 7. Características físicas del modelo. Conector tipo GB .............................. 35 
Tabla 8. Porcentaje de quemado para el cobre ..................................................... 64 
Tabla 9, Valores de resistencia y resistividad de las tres probetas de Cobre. ....... 80 
Tabla 10. Datos prueba de charpy ......................................................................... 82 
Tabla 11. Datos prueba charpy. ............................................................................. 82 
 
 
 
 
 
11 
 
LISTA DE GRAFICAS 
GRAFICA 1. Ensayo de tracción F vs X la barra de cobre. .................................. 71 
GRAFICA 2. Ensayo de dureza con los 4 tipos de moldes ................................... 72 
GRAFICA 3. Resultados de dispersión de la prueba de resistividad PROBETA 1 77 
GRAFICA 4. Resultados de dispersión de la prueba de resistividad PROBETA 2 78 
GRAFICA 5. Resultados de dispersión de la prueba de resistividad PROBETA 3 79 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
LISTA DE ILUSTRACIONES 
Ilustración 1. Pasos de producción operación típica de fundición en arena ........... 21 
Ilustración 2. Morfología de los granos de arena. .................................................. 22 
Ilustración 3. Molde de CO₂ ................................................................................... 23 
Ilustración 4. Molde para fundición de arena ......................................................... 26 
Ilustración 5. Presión metalostatica de los modelos metálicos .............................. 36 
Ilustración 6. Arena Silice ...................................................................................... 42 
Ilustración 7. Arena de relleno ............................................................................... 43 
Ilustración 8. Arena de contacto mezclada con bentonita y agua .......................... 44 
Ilustración 9. Cajas de moldeo ............................................................................... 45 
Ilustración 10. Resinas Autofraguantes ................................................................ 46 
Ilustración 11. Crisol UPTC .................................................................................... 50 
Ilustración 12. Tamiz .............................................................................................. 51 
Ilustración 13. Tubos .............................................................................................. 51 
Ilustración 14. Apisonador ..................................................................................... 52 
Ilustración 15. Máquina de ensayos ....................................................................... 53 
Ilustración 16. Péndulo de Charpy ......................................................................... 54 
Ilustración 17. Durómetro ....................................................................................... 55 
Ilustración 18.Cajas con moldeo en arena verde .................................................. 57 
Ilustración 19. Cajas con molde de arena al CO2 .................................................. 58 
Ilustración 20. Cajas con moldeo resinas autofraguantes ...................................... 59 
Ilustración 21. Modelo de coquilla para la fabricación de conectores de cobre ..... 60 
Ilustración 22. Colado en molde verde conectores de cobre ................................. 65 
Ilustración 23. Colado en molde de resinas autofraguantes .................................. 65 
Ilustración 24. Molde en CO2................................................................................. 65 
Ilustración 25. Colado en moldeo en coquilla ........................................................ 66 
Ilustración 26. Desmoldeo de conectores de cobre en moldeo en resinas 
autofraguantes ....................................................................................................... 67 
Ilustración 27. Desmoldéo en CO2 ........................................................................ 67 
Ilustración 28. Desmoldéo en coquilla ................................................................... 68 
Ilustración 29. Ensayo de tracción para una barra de cobre en la UPTC .............. 69 
Ilustración 30. Ensayo de dureza laboratorio UPTC .............................................. 72 
Ilustración 31. Prototipo del montaje para realizar la prueba de conductividad ..... 74 
Ilustración 32. Curva de enfriamiento de un metal puro ......................................... 83 
Ilustración 33. Parámetros de medida tomados para verificar la contracción del 
material longitud (L), ancho (W), espesor (T)......................................................... 84 
Ilustración 34. Defectos de una pieza movida de dimensiones inexactas. ............ 87 
Ilustración 35. Defecto de una pieza con incrustaciones de arena ........................ 87 
Ilustración 36. Defecto de una pieza con arena vitrificada ..................................... 88 
Ilustración 37. Pieza con porosidades de gas ........................................................ 88 
Ilustración 38. Pieza con desplazamiento .............................................................. 89 
Ilustración 39. Pieza con rechupe .......................................................................... 89 
Ilustración 40. Pieza con grieta .............................................................................. 90 
 
 
 
13 
 
LISTA DE ANEXOS 
 
ANEXO 1. DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 1 ............................................. 95 
ANEXO 2. DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 2 ............................................. 96 
ANEXO 3. DATOS CONDUCTIVIDAD PROBETA 3 ............................................. 97 
ANEXO 4. PLANO COQUILLA 1 ............................. ¡Error! Marcador no definido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
RESUMEN 
 
A través de este trabajo se busca identificar el proceso más apropiado de moldeo 
para producir una línea de conectores eléctricos de cobre por fundición. Para esto 
fue necesario acudir a un estudio sobre los materiales, máquinas y herramientas 
necesarios para moldear antes de verter la colada de cobre, adicional a esto se 
procede a realizar ensayos mecánicos de dureza, tracción e impacto tipo Charpy 
al igual que su evaluación eléctrica de conductividad con el fin de verificar la 
calidad de las piezas fundidas. 
Para la realización del trabajo se acudió a probar 4 tipos de moldeo 
Moldeo en verde, Moldeo con silicato de sodio, Moldeo con resinas autofraguantes 
y Moldeo con coquilla. 
Después de probar los cuatro tipos de moldeo se puede indicar que cada moldeo 
tiene ventajas y desventajas. El moldeo en verde requiere un menor costo de 
inversión para su desarrollo como ventaja, pero la calidad de sus productos no es 
la mejor de los cuatro procesos, con el de CO2 se obtiene la dureza deseada, 
pero después de verter la colada y con el posterior enfriamiento de la pieza, la 
arena se incinera generando una dureza tal que dificulta el descorazonado y 
desmoldeo de las piezas, esto tiene un impacto ambiental negativo porque la 
arena no se puede recuperar. Los machos elaborados con arena CO2 tienen 
menor tiempo de vida, puesto que las condiciones ambientales como la humedad 
o la temperatura pueden afectar gravemente el macho, impidiendo su 
almacenamiento por largos periodos de tiempo. En el moldeo con resinas 
autofraguantes permite la fabricación de piezas de mayor tamaño, geometrías más 
complejas y con mayor precisión dimensional y mejor acabado superficial, además 
se facilita la reutilización de la arena por la evaporación del elemento aglutinante 
durante la colada, esto facilita el desmoldeo ya que al enfriarse la pieza la arena 
se desintegra como resultado del choque térmico en el vertimiento de la colada, y 
esto se ve reflejado en el tiempo de descorazonado 1,15 minutos y desmoldeo 
5,16 minutos. El moldeo en Coquilla es mucho más caro que los moldes de arena 
en verde, pero resulta rentable si se fabrican con ellas un número elevado de 
piezas y además presenta otra ventaja, al ser el molde metálico, la velocidad a la 
que se enfría la pieza es alta, la precisión de las piezas obtenidas es mayor, así 
como presenta una muy buena calidad en el acabado de los productos. 
Para revisar o constatar la calidad de cada tipo de moldeo se realizaron pruebas 
mecánicas y eléctricas a las probetas en cobre, fundidas bajo los distintos 
moldeos ya nombrados. 
 
 
 
 
15 
 
INTRODUCCIÓN 
 
 
El auge de la tecnología ha creado una gran competencia en el mercado para los 
fabricantes de productos, por esto es importante que las empresas investiguen las 
diferentes formas de mejorar sus procesos industriales de producción. 
 
Las empresas dedicadas a la fundición no son ajenas a esta competencia, y en 
ánimos de mejorar sus procesos productivos deben investigar qué tipo de moldeo 
es el más adecuado para garantizar la calidad de su producto. 
 
Aprovechando esta necesidad y en harás de poner en práctica los conocimientos 
adquiridos en la academia se investigarán 4 tipos de moldeo para lograr identificar 
el proceso más adecuado para el moldeo de conectores de cobre para sistemas 
de puesta a tierra eléctrica, que garantice una excelente calidad y que a su vez le 
permita ser competitivo en el mercado nacional. 
 
Los moldeos de mayor uso en la industria son arena verde, al CO2 este último es 
más utilizado para la fabricación de machos y coquilla. Sin embargo, el que se 
acerca más a las condiciones de nuestra pieza es el de resinas autofraguantes por 
precisión de dimensiones. 
 
El moldeo iba acompañado de la fusión en horno de inducción y el fijar los 
parámetros de fundición que no tuviese cambios y que estos no modifican las 
condiciones de metal fundido. En este caso se usaron las mismas condiciones de 
desoxidación y desgasificación al igual que los tiempos de fusión y las materias 
primas. Con el fin de evitar alguna variable que no se pueda controlar. 
 
Las piezas tienen entre 150 y 200 de gramos de peso y para el moldeo se usaron 
piezas desgastadas que se arreglaron y modificaron según la contracción para 
obtener las piezas definitivas y evitar al máximo cualquier tipo de mecanizado. Por 
último, era necesario calificar y evaluar la fundición a través de ensayos 
mecánicos y físicos, tracción y conductividad. Donde fue necesario adaptar un 
mecanismo y una probeta que se pudiera medir longitudinal y transversalmente. 
 
Con el fin de definir un proceso de moldeo acorde al conector, se elaboró primero 
moldeo en verde que es un sistema que elabora moldes con arena húmeda, 
bentonita, melaza y dextrina, no es adecuado para piezas grandes o con 
geometría compleja, ni para piezas que requieran un buen acabado superficial. 
 
El segundo es el proceso de CO2 que es el sistema tradicional de endurecimiento 
por gasificación; para moldes que requieranmayores resistencias el contenido de 
silicato debe ser alto con largos periodos de gaseado, es decir que necesita mayor 
cantidad de CO2 para obtener la firmeza deseada y el desmolde se toma más 
 
 
 
16 
 
difícil. El tercero es el sistema de resinas autofraguantes este tipo de moldeo se 
suele emplear para producción de piezas en serie y piezas de gran tamaño. Las 
fundiciones que utilizan en su proceso resinas para la fabricación de moldes 
disponen de un circuito cerrado de arena que se va renovando permanentemente 
mediante adición de arena nueva. Un sistema utilizado con frecuencia es 
aprovechar la arena de los machos para la renovación, ya que estos se suelen 
fabricar con arena nueva. De esta forma se mantiene dentro de unos límites 
prefijados los elementos que pueden variar la resistencia y dureza de la arena. Por 
último, el sistema de coquilla: El moldeo en coquilla es un procedimiento de 
fundición que consiste en verter el material fundido en un canal que llega hasta un 
molde metálico, llamado coquilla. El molde se llena exclusivamente por el efecto 
de la gravedad. La elevada conductividad térmica del molde permite una 
refrigeración acelerada de la fundición. Esto a su vez proporciona una estructura 
hermética y de grano fino con propiedades mecánicas mejoradas, este proceso 
puede ser utilizado con éxito para manufactura en serie debido a que el moldeo en 
coquilla aumenta la productividad, mejora de la calidad de la fundición y una 
elevada rentabilidad de su producción. A diferencia del procedimiento de moldeo 
en arena, el moldeo en coquilla tiene mínimos requisitos de espacio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
17 
 
2. MARCO TEÓRICO 
 
 
2.1 MARCO HISTÓRICO 
En Suramérica, durante la época de la colonia, la técnica de fundición fue 
mayormente utilizada para la elaboración de herramientas, armas, elementos 
decorativos, etc., la forja y la fundición dentro de este ámbito se han mantenido 
muy relacionadas una con la otra, pues el maestro fundidor tenía conocimientos 
de herrería y forja. En el siglo XX surgieron talleres de herreros forjadores y 
fundidores que brindaban este servicio para una creciente demanda de 
herramientas y elementos realizados por medio de estas técnicas. En un primer 
momento de la fundición los moldes empleados eran de piedra, donde se tallaba la 
figura del elemento a elaborar. Para aquel entonces, el nivel alcanzado en el 
tallado en piedra permitía trabajos muy finos. Posteriormente se avanzó a la edad 
de bronce donde se empezaron a emplear técnicas para mejorar la solidez del 
metal fundido como también el uso de moldes compuestos por dos partes para 
elaborar piezas que tenían simetría bilateral.1 
 
Con el creciente desarrollo de la industria del reciclaje en el país y el alto costo al 
que se cotizan los metales no ferrosos se ve un crecimiento bastante considerable 
en este rubro de la industria, no así en el tema de fundición de este tipo de 
materiales, a pesar de que presentan una baja temperatura de fusión y que es 
posible con una pequeña inversión una planta de fundición con los requerimientos 
de calidad de tal forma que puede ser competitiva. En la actualidad, la fundición se 
ha situado como uno de los procesos más prácticos para la elaboración de piezas 
de gran complejidad en cualquier metal. Una de las virtudes de la fundición es que 
es una de las cinco formas establecidas para la obtención de una pieza de uso 
industrial. Virtualmente, cualquier metal que puede ser fundido puede ser vertido 
en un molde para tomar la forma impresa en este. En términos de valor y volumen 
en la industria metalúrgica, la fundición se ve superada únicamente por el acero 
rolado. Anualmente, solo en Estados Unidos, más de 3000 instalaciones 
fundidoras producen de 12 a 14 millones de toneladas de fundición en las 
variedades ferrosas y no ferrosas. El valor anual de los productos de fundición se 
estima que se acerca a los $20 billones 2 
 
 
 
 
 
 
1
 INFANTE, Miguel y otros. La fundición en Suramérica. Colciencias. Bogotá 1979. 
2
 BIEDERMANN A. Tratado moderno de fundición de metales no Férreos, hornos eléctricos y 
ensayo de los metales. 2º-Edición. Barcelona - España: Ed. José Montejo, 1955. 
 
 
 
18 
 
2.2 HORNOS 
En la fundición de metales no ferrosos especialmente cobre, se emplean 
diferentes tipos de hornos cuya función es transformar una serie de materias 
primas solidas entre ellas chatarra de cobre, cobre y elementos de aleación en 
metal líquido a determinadas temperaturas en la forma más económica dentro del 
tiempo y lugar necesario. 
 
 
Existe una amplia gama de procesos de fundición de metales no ferrosos en las 
cuales se emplean diferentes clases de hornos de acuerdo con el tamaño del 
taller, la cantidad y la calidad del material fundido, así como la disponibilidad de 
energía para su funcionamiento. En la selección del tipo y tamaño del horno se 
deben tener en cuenta los siguientes factores: El volumen de producción, el 
carácter de la aleación, disponibilidad y costo de combustible, las limitaciones de 
cada tipo de horno y el tamaño de la industria. Además, debe haber una relación 
entre el metal fundido en el horno y el elemento que lo va a recibir.3 
 
 
2.2.1 Hornos de crisol. El proceso de fundir los metales en un crisol es uno de 
los más antiguos y sencillos oficios que dieron origen a las piezas y partes que 
existen. Se emplean todavía mucho en las plantas de fundición modernas, y 
probablemente se seguirá usando porque el costo inicial es barato y el metal se 
funde fuera del contacto con el combustible. Los hornos de crisol se suelen dividir 
en tres clases, según el procedimiento empleado para colar el caldo contenido en 
los crisoles o por la forma como el crisol está en el horno y de cómo se puede 
verter el líquido a los moldes. 
 
 
 Hornos de Crisol Removible. Los crisoles están totalmente dentro de la 2.2.1.1
cámara del horno y se extraen de ella para colar metal. Pueden ser hornos de 
foso, hornos a nivel del suelo o bien hornos levantados respecto al suelo. El tipo 
de foso, el más antiguo, suele calentarse por coque que se carga alrededor y por 
encima de los crisoles (que se cierran con una tapa de refractario) para producir la 
fusión y el sobrecalentamiento sin necesidad de cargar más coque. El combustible 
descansa sobre una parrilla bajo la cual hay un cenicero, un sistema de soplo que 
le inyecta aire a presión y foso de cenizas. 
 
 
3
 CAPELLO, Edoardo. Tecnología de la Fundición. Barcelona: GUSTAVO GILI, S.A., 1966. p.176 
 
 
 
19 
 
 Hornos de Crisol Fijo no Basculables. En estos el crisol esta fijo al horno; 2.2.1.2
sus bordes salen fuera de la cámara de caldeo y no hay de posibilidad de contacto 
con los gases de combustión. Como no pueden bascularse para verter el 
contenido del crisol, es necesario extraer el caldo con una cuchara; son 
adecuados cuando se necesita tomar pequeñas cantidades del metal a intervalos 
frecuentes, como p. ej., cuando se cuela en coquillas; pueden emplearse como 
hornos de espera con la sola misión de mantener el metal en estado líquido; pero 
en algunos casos también se efectúan en ellos la fusión. Su rendimiento térmico 
es más bajo para la fusión, sobre todo cuando trabaja a temperaturas altas, pero 
representan una verdadera unidad de fusión, de no mucha capacidad, que sirve 
para una gran variedad de trabajos. 
 
 
 Hornos Basculables de crisol fijo. Son análogos a los no basculables, pero 2.2.1.3
con la gran diferencia de que la estructura total del horno puede inclinarse 
alrededor de un eje horizontal para efectuar la colada sin tener que recurrir a la 
extracción del caldo del crisol mediante cucharas introducidas en él. Lo mismo que 
los hornos de foso se pueden calentar con coque, con gas o con aceite. El horno 
no es más que una carcasa de acero suave revestida con materiales refractariosen forma de ladrillos. 
 
 
2.2.2 Hornos de Inducción. Uno de los procesos de manufactura más 
empleados 
en la industria de la fundición es el uso como reactor el horno de inducción de alta 
frecuencia. Esta se encarga de llevar los metales hasta el punto de fusión, para 
que el metal adopte la forma deseada a través de un molde. Dentro del proceso de 
formación de un ingeniero el conocimiento de este proceso permitirá tomar 
decisiones técnicas a la hora de diseñar productos o dirigir operaciones que 
involucren los procesos de fundición. 
 
 
 Hornos de inducción de alta frecuencia. Los hornos de inducción sin 2.2.2.1
núcleo 
se basan en la ley física según la cual los cuerpos metálicos sometidos a la acción 
de un campo magnético de corriente alternan se calientan tanto más cuanto más 
intenso es el campo magnético y cuanto más elevada es la frecuencia. 
Están constituidos por una espiral cilíndrica (enfriada por circulación interior de 
agua) de tubo de cobre de sección rectangular o cuadrada, dentro de la cual va 
instalado un crisol que contiene el metal que se ha de fundir. Por efecto del campo 
magnético generado por la espiral se induce una corriente a la masa metálica y la 
energía eléctrica absorbida se transforma en calor. El crisol refractario no impide la 
acción del campo magnético. 
 
 
 
20 
 
Mientras que en los hornos de baja frecuencia se emplea la corriente industrial de 
42 a 50 Hz, en los hornos de alta frecuencia puede variar de 500 a 3000 Hz, 
pudiendo llegar a 20000 y más en pequeños hornos experimentales. 
En los hornos de tipo industrial, la corriente de alta frecuencia es obtenida con 
grupos giratorios motor-alternador de alta frecuencia. Siendo bajísimo, sin 
embargo, el factor de potencia, hace falta disponer en serie o en paralelo de una 
batería de condensadores de capacidad tal que equilibren la corriente desfasada. 
 
 Hornos con núcleo, de baja frecuencia. Estos equipos tienen una bobina 2.2.2.2
que rodea una pequeña porción de la unidad; es decir, la bobina o bobinas hace 
las veces de primaria y el bucle, o movimiento cerrado del propio metal fundido, de 
secundario; como el secundario, tiene una sola espira, éste se induce a sí mismo 
una corriente eléctrica de baja tensión y gran amperaje que produce el calor 
necesario para fundir. Se utiliza comúnmente en plantas de fundición no ferrosas y 
es particularmente adecuado para sobrecalentar (calentamientos por encima de la 
temperatura normal de fundición para mejorar la fluidez), mantenimiento (que lo 
hace adecuado para aplicaciones de fundición por inyección en matriz), y 
duplexado (uso de dos hornos para, por ejemplo, fundir el metal en uno y 
transferirlo al otro). 
La fundición por inducción es extremadamente rápida, limpia y uniforme; cuando 
se realiza correctamente, es tan limpia que permite omitir la fase de purificación 
necesaria con otros métodos. La fuerza y magnitud de este campo varía en 
función de la potencia y corriente que pasa a través de la bobina y su número de 
espiras. El rango de capacidades de los hornos de inducción abarca desde menos 
de 1 kilogramo, hasta 320 toneladas y son utilizados para fundir toda clase de 
metales ferrosos y no ferrosos, incluso metales preciosos. El rango de frecuencias 
de operación de los hornos de inducción va desde la frecuencia de red (50 o 60 
Hz) hasta los 10 KHz, en función del metal que se quiere fundir, la capacidad del 
horno y la unidad del inversor. Frecuencias menores generan más turbulencias en 
el metal y reducen la potencia que puede aplicarse al metal fundido.4 
 
2.3 FUNDICIÓN EN MOLDES PERDIDOS 
Para la fabricación de objetos con la técnica de moldeo a la cera perdida, se utiliza 
un modelo en cera. Este modelo previo es rodeado de una gruesa capa de 
material refractario que se solidifica; una vez endurecido, se mete en un horno, 
que derrite la figura de cera, saliendo ésta por unos orificios creados al efecto (de 
 
4
 CAPELLO, Edoardo. Tecnología de la Fundición. Barcelona: GUSTAVO GILI, S.A., 1966. p.179-183 
https://es.wikipedia.org/wiki/Horno
 
 
 
21 
 
ahí su denominación) y, en su lugar, se inyecta el metal fundido, que adopta la 
forma exacta del modelo. Para extraer la figura es necesario retirar el molde. 
 
 
2.3.1 Fundición en arena. El trabajar con arena permite trabajar metales con 
altos 
puntos de fusión como el acero y el níquel. El proceso general de la fundición en 
arena comienza con la fabricación del modelo de la pieza a fundir, luego este 
modelo se coloca entre la arena para generar una cavidad negativa y se ubican 
los sistemas de alimentación que guiaran el metal fundido hacia las cavidades del 
molde. Una vez el metal se solidifica al interior de la cavidad, se destruye el molde 
y se extrae la pieza terminada; si se requiere se puede realizar el proceso de 
tratamiento térmico a la pieza fundida o realizar los procesos adicionales de 
acabados y controles necesarios.5 
 
El siguiente es un esquema que muestra de forma esquemática el proceso de 
fundición en arena: 
 
Ilustración 1. Pasos de producción operación típica de fundición en arena 
 
 
 
Fuente: http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/9627_fundicion.pdf. 
 
5
 Escuela Colombiana de Ingeniería “Julio Garavito” Laboratorio de Producción 
http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/9627_fundicion.pdf
 
 
 
22 
 
2.4 MORFOLOGÍA DE LOS GRANOS DE ARENA. 
Los granos de arena pueden clasificarse por su forma y de esta depende su 
desempeño en el moldeo, en razón a que podrá colocar más aglutinante alrededor 
de él y podrá además distribuirlo mejor. El esqueleto de un molde de fundición es 
la arena y requiere de otros materiales que le den la consistencia y la plasticidad 
necesarias; las formas más comunes son: angular, redondeada, subangular y 
compuesta, ver ilustración 3, entre estos se destacan los granos redondos y 
angulares, en el caso de los componentes de las rocas sedimentarias químicas a 
partir de la forma de los componentes se puede distinguir los componentes 
ortoquímicos, que son cristales formados por precipitación en el lugar de la 
deposición y los componentes aloquímicos, que fueron transportados al lugar de la 
deposición de la roca como los intraclastos, los oolites, los fósiles y los pelets. 
 
 
Ilustración 2. Morfología de los granos de arena. 
 
 
Fuente: http://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap05b-2.htm 
 
 
2.4.1 Resinas autofraguantes. La técnica de moldeo con resina autofraguantes, 
también conocida como de curado en frío, es muy utilizada en fundición para la 
elaboración de moldes. Esta técnica requiere recubrir el modelo de la pieza con 
una mezcla que contiene uno o más tipos de arena, resina y endurecedor o 
catalizador. Dependiendo del tamaño de la pieza, se utilizan cajas o fosos en los 
que se introduce el modelo sobre el que se vierte la mezcla hasta su completo 
recubrimiento. 
 
http://www.geovirtual2.cl/geologiageneral/ggcap05b-2.htm
 
 
 
23 
 
Existen dos tipos de resinas las fenólicas y las Furánicas y son las más habituales 
en el moldeo, las sustancias más utilizadas se describen a continuación: 
 
Resinas fenólicas: formaldehído, fenol, hidróxido de sodio, hidróxido de potasio. 
Resinas furánicas (resina de alcohol furfurílico-formol-urea): alcohol furfurílico, 
fenol, formaldehído. 
Endurecedores: gamma-butirolactona, carbonato de propileno. 
Catalizadores: ácido paratoluensulfónico, ácido sulfúrico. 
 
El sistema Fenólico Uretano permite una alta productividad, optimizando al 
máximo la vida de banco con relación a la curva de fraguado. Baja evolución de 
gases y niveles de olores muy aceptables. Buena fluidez de la arena, debido a la 
baja viscosidad de las resinas, lo que permite obtener buenos acabados 
superficiales de las piezas fundidas. Exento de Azufre y Fósforo.6 
 
 
2.4.2 Arena con silicato de sodio y CO2. Es un moldeo quetrata de endurecer 
moldes y corazones (machos) sin necesidad de aportes de calor. Se emplean 
arenas sílices, siendo el aglomerante el silicato sódico hidratado 
(Na2OSiO2XH2O). El molde se hace pasar a través de una corriente de CO2, 
reaccionando este con el silicato sódico y el agua. Esta reacción da como 
resultado un carbonato de sodio y un gel de sílice, que es el elemento fundamental 
como aglutinante de la arena. Los modelos y las cajas utilizadas pueden ser los 
mismos que para el moldeo en arena en verde. Es recomendable no utilizar 
barnices para los modelos, ya que podrían reaccionar con los aglutinantes. El CO2 
se encuentra en estado líquido (licuado) en una botella sometida a presión. Esta 
presión debe estar regulada a la salida de la botella a unos 15 kg/cm2, que es la 
recomendada. La salida del gas se produce a través de un sistema con una 
ventosa de caucho o, en último extremo, introduciendo una aguja. Esa operación 
dura unos 15 a 30 segundos, dependiendo del tamaño de la pieza.7 
 
Ilustración 3. Molde de CO₂ 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fuente: El autor 
 
6
 ASM Metals Handbook. Casting hotbox binder 9ed.U.S.A 19 92. VOL 15,9 ed. P.471 
7
 http://www.quiminet.com/archivos_empresa/a75a081e2ac1548fefddcfcffc6e8b7a.pdf 
 
 
 
24 
 
2.4.3 Arena en verde. Se trata de un procedimiento puramente artesanal en el 
que la habilidad del moldeador es fundamental en el resultado final de la pieza, 
requiere gran especialización para un óptimo resultado. Básicamente consiste en 
el vaciado del metal fundido en un molde de arena que reproduce un modelo de la 
pieza que se desea, y esto se forma en el proceso de solidificación y enfriamiento 
para posteriormente proceder al desmoldeo y obtener la pieza. Este procedimiento 
requiere de instrumentación y técnicas particulares, así como una teoría aplicable 
en el diseño de cada uno de los sistemas involucrados. 8 
 
2.5 MODELOS 
Pieza, o conjunto de piezas, que tiene la forma de la unidad a fabricar. Hay que 
tener en cuenta, sin embargo, que la forma del modelo no es nunca exactamente 
de la pieza. El modelo debe ser de forma ligeramente mayor, ya que el metal. Al 
enfriarse desde su temperatura de fusión hasta la temperatura ambiente, se 
contrae. Los modelos para fundición en arena serán los encargados de generar la 
cavidad en la arena para posteriormente fundir el metal en ella. El tamaño de los 
modelos debe contemplar los valores de contracción del metal fundido y los 
excesos de material para procesos de maquinados posteriores. La selección del 
material para el modelo dependerá de factores como: tamaño y forma de la 
fundición, precisión dimensional y la cantidad de ciclos que se quiera utilizar el 
modelo. En la siguiente tabla se aprecian las características de diferentes 
materiales para ser usados como modelos. 
 
 
Tabla 1. Características de materiales para modelos. 
 
CLASIFICACIÓN 
CARACTERÍSTICA MADERA ALUMINIO ACERO PLÁSTICO 
HIERRO 
FUNDIDO 
Maquinabilidad E G F G G 
Resistencia al Desgaste P G E F E 
Resistencia Mecánica F G E G G 
Peso E G P G P 
Facilidad de Reparación E P G F G 
Resistencia a la 
Corrosión E E P E P 
Hinchamiento P E E E E 
E Excelente G Bueno F Regular P Pobre 
Como factor en la fatiga del operador 
Fuente: D.C Ekey y W.R winder, Introduction to Foundry Technology, New York Mc Graw-Hill 1998 
 
8
 CAPELLO Eduardo. Tecnología de la Fundición. P 56 
 
 
 
25 
 
2.5.1 Tipos de modelos. Modelo permanente o removible Son aquellos que 
Pueden usarse una y otra vez. Pueden ser fabricados de: 
 
 
• Madera 
• Plástico 
• Metal 
• Compuesto, mezclas de metal y resina o madera y resinas tipo epoxi. 
 
 
2.5.2 Modelos divididos. Son de dos piezas y se elaboran de modo que cada 
parte forme una porción de la cavidad. Son de formas más complejas y se utilizan 
para mediana producción. 
Modelos de placa bipartidos: Son un tipo común de modelo de dos piezas, se 
monta cada mitad de uno o más modelos divididos sobre una placa sencilla. Este 
tipo de modelos se utilizan para grandes lotes de producción y para piezas 
pequeñas. 
 
Los modelos removibles pueden ser: 
• De una sola pieza 
• Divididos 
• De placa bipartidos 
 
 
2.5.3 Modelos de una sola pieza. También llamados modelos sueltos o sólidos 
se utilizan por lo común para formas simples y para bajas cantidades de 
producción. 
 
2.6 MOLDES 
Los componentes principales de un molde para fundición en arena son: 
El molde esta soportado por una caja de moldeo: existe un molde tapa superior y 
molde base inferior, y la unión entre las dos formas la línea de partición. El 
bebedero es el conducto que recibe el metal y lo lleva hacia el interior del molde; 
el extremo del bebedero tiene forma de cono para facilitar el proceso de verter el 
metal fundido. 
La mazarota es una cavidad que se llena de metal fundido y suministra el metal 
adicional necesario para contrarrestar el proceso de contracción durante la 
solidificación del metal. 
 
Los canales de llenado llevan el metal fundido desde la mazarota hasta la cavidad 
del molde. Los insertos hechos en arena que permiten generar cavidades huecas 
dentro de la pieza fundida reciben el nombre de corazones. En ocasiones 
 
 
 
26 
 
requieren de sujetadores para permanecer en la posición adecuada durante el 
proceso de verter el metal líquido. 
Los respiraderos que se realizan con agujas o sobre la portada de los machos 
tienen como función permitir el flujo hacia el exterior del aíre que desaloja de las 
cavidades y los gases que se acumulan durante el proceso de fundición en el 
interior del molde. La salida de los gases son fundamentales en evitar defectos 
comunes a piezas fundidas que son perforaciones internas diminutas de forma 
esférica que corresponden a los gases atrapados por el peso del metal en el 
interior de la pieza. 
 
Ilustración 4. Molde para fundición de arena 
 
 
 
FUENTE: fundición protocolo. Curso de procesos de manufactura edición 2008-2facultad ingeniería 
industrial laboratorio de producción colombiana de ingeniería p 9 
 
2.7 EL COBRE 
El descubrimiento del cobre fue en el año 6000 a.C. La primera edad del cobre se 
inició en Egipto y fueron quienes lo extendieron a África y el Mediterráneo durante 
su colonización. Los egipcios aprendieron a utilizarlo y extraer los minerales, 
principalmente el oro. Posteriormente se descubrieron las aleaciones, la primera 
fue la del cobre con estaño, para producir bronce, hecho que tuvo gran 
trascendencia. Los primeros trabajadores del cobre descubrieron que éste podía 
ser martillado y laminado con facilidad, para poder darle otras formas. Posterior al 
descubrimiento del bronce fue posible fundir gran variedad de piezas. Durante la 
edad media se descubrieron las propiedades de corrosión del cobre, bronce y 
 
 
 
27 
 
latón haciendo que éstos metales, además de su uso decorativo, tuvieran más 
usos funcionales. Gran Bretaña fue el mayor productor de cobre durante un gran 
período del siglo XIX, lo cual alentó a otros países, como Estados Unidos y Chile, 
a la búsqueda de nuevos yacimientos. Según la riqueza de los minerales 
empleados se pueden utilizar dos técnicas en el proceso de obtención de dicho 
cobre, las cuales son: 
 
La vía húmeda; se emplea cuando el contenido en cobre es bajo. Consiste en 
disolver el material con ácido sulfúrico y recuperar después el cobre mediante 
electrólisis. 
 
La vía seca; es la técnica más habitual de obtención de cobre bruto, pero solo se 
puede utilizar si la riqueza del mineral supera el 10%. El mineral se somete a un 
proceso de trituración y molienda hasta reducirlo a polvo 
 
En la fase térmica, el cobre bruto se introduce en hornos especiales de afinación, 
en los que se reduce el óxido de cobre residual mediante gas natural. El cobre que 
sale del convertidor se vierte en moldes especiales para obtener las planchas que 
luego serán utilizadas como ánodo en lacuba electrolítica. 
 
En la fase electrolítica, se produce el afino final. El ánodo procede de los moldes 
de la fase anterior, mientras que el cátodo está formando por finas planchas de 
cobre puro. Al pasar la corriente, el cobre bruto se disuelve y va colocándose 
sobre las planchas del cátodo. En el fondo de la cuba se depositan unos barros 
electrolíticos que contienen pequeñas cantidades de otros metales, como oro y 
plata, que pueden ser recuperados. De este modo se consigue cobre electrolítico 
con una pureza superior al 99.85%.9 
 
 
2.7.1 Aplicaciones del cobre. Gracias a su elevada conductividad para el calor y 
la electricidad, uno de los principales campos de aplicación del cobre es la 
fabricación de recipientes como calderas, serpentines y alambiques (industria 
química). Cuando se usa el cobre para circuitos de arriba con longitudes de 
recorrido de 200 pies o más, se utiliza comúnmente en la forma-estirado en frío 
debido a su mayor resistencia a la tracción. Para los tipos comunes de circuito de 
distribución local, donde varios son más cortos y la flexibilidad es deseable, se usa 
medio-duro-dibujado, o cobre recocido. Conectores mecánicos se utilizan 
ampliamente para juntas y grifos de cobre por encima. 
 
Cables de cobre subterráneas son generalmente hechas de cobre blando estándar 
debido a su mayor flexibilidad. El menor tamaño de los conductores de cobre 
ayuda a compensar los niveles de precios desfavorables debido a los ahorros en 
 
9
 Howard, E, D. Tratado práctico de fundición. Ediciones Aguilar. Madrid. 1962 
 
 
 
28 
 
el aislante y material, así como la capacidad de poner posibilidades máximas de 
transporte en un determinado tamaño del conducto de revestimiento. 10 
 
2.7.2 Fundición del Cobre. La fundición es el proceso de remover el metal de un 
mineral calentando para quemar el azufre y otras impurezas y crear un óxido en el 
proceso. Este mineral oxidado es reducido usando coque o carbón, removiendo el 
óxido y dejando el metal. 
 
 
2.7.3 Proceso de fundición del mineral al cobre puro. El concentrado de cobre 
seco con una concentración del 31 % de cobre, se somete a procesos de 
pirometalurgia en hornos a grandes temperaturas, mediante los cuales el cobre del 
concentrado es transformado en cobre metálico y se separa de los otros minerales 
como fierro (Fe), azufre (S), sílice (Si) y otros. 
 
El proceso de fundición se realiza en cuatro etapas donde se tratan los minerales 
necesarios para dar característica al cobre. que son: 
 
 
1.Recepción y muestreo. 
2.Fusión. 
3.Conversión. 
4.Pirorrefinación 
 
 
2.7.4 Recepción y Muestreo. En esta la primera fase el objetivo principal que se 
tiene es que como normalmente se trabaja con concentrados de diferentes 
procedencias, es necesario hacer un muestreo de ellos y clasificarlos de acuerdo 
con la concentración de cobre, hierro, azufre, sílice y porcentaje de humedad que 
tengan. Este proceso consiste en que el concentrado adquirido se deberá 
almacenar, donde se obtienen muestras que son sometidas a análisis de 
laboratorio para determinar los contenidos de cobre, hierro, azufre, sílice y la 
humedad, información que es fundamental para iniciar el proceso de fusión del 
cobre. El contenido máximo de humedad es de 8%, ya que, con valores 
superiores, el concentrado se comporta como barro difícil de manipular y exige 
más energía para la fusión. De acuerdo con los resultados de los contenidos de 
cobre, el material se clasifica y almacena. Para garantizar un buen producto final. 
 
 
10
 https://www.codelco.com/usos-del-cobre/prontus_codelco/2011-06-03/223706.html 
https://www.codelcoeduca.cl/glosario/glosario_p.asp#pirometalurgia
https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/escolares_fundicion.asp#1
https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/escolares_fundicion.asp#2
https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/escolares_fundicion.asp#3
https://www.codelcoeduca.cl/procesos_productivos/escolares_fundicion.asp#4
 
 
 
29 
 
2.7.5 Proceso de fusión. En esta segunda parte el objetivo es lograr el cambio 
de 
estado que permite que el concentrado pase de estado sólido a líquido para que el 
cobre se separe de los otros elementos que componen el concentrado. Y como 
ocurre esto, en la fusión el concentrado de cobre es sometido a altas temperaturas 
(1200 ºC) para lograr el cambio de estado de sólido a líquido. Al pasar al estado 
líquido, los elementos que componen los minerales presentes en el concentrado 
se separan según su peso, quedando los más livianos en la parte superior del 
fundido, mientras que el cobre, que es más pesado se concentra en la parte baja. 
De esta forma es posible separar ambas partes vaciándolas por vías distintas. 
 
 
 
2.7.6 Proceso de Conversión. El convertidor Pierce-Smith consiste en un reactor 
cilíndrico de 4,5 m de diámetro por 11 m de largo, aproximadamente, donde se 
procesan separadamente el eje proveniente del horno de reverbero y el metal 
blanco proveniente del convertidor teniente. Este es un proceso cerrado, es decir, 
una misma carga es tratada y llevada hasta el final, sin recarga de material. 
Finamente se obtiene cobre blíster, con una pureza de 96% de cobre. 
 
 
2.7.7 Proceso de Pirorrefinación. Este es un proceso especial que se aplica en 
algunas fundiciones, como en la fundición de Caletones, donde el cobre blíster es 
sometido a un proceso final de refinación en un horno basculante, mediante la 
introducción de troncos de eucaliptus. En este caso, la ignición de la madera 
permite captar el oxígeno que contiene el cobre blíster como impureza y lo 
transforma en anhídrido carbónico (CO2), que es liberado a la atmósfera. De esta 
manera, la pureza del cobre se incrementa a 99,7% y el producto se denomina 
cobre RAF (refinado a fuego).11 
 
2.8 MICRO FUNDICIÓN. 
La micro fundición o fundición a la cera perdida es un proceso de producción de 
piezas de acero y aleaciones que permite obtener partes con diseño intrincado y 
que requieran muy poco o ningún maquinado. Este proceso, conocido también 
como fundición de precisión y entrega de piezas cercanas a lo neto, tiene 
aplicación en la fabricación de piezas de poco peso y formas geométricas 
complejas. 
La micro fundición permite el empleo de cerca de 200 materiales. Esto, combinado 
con el adecuado tratamiento térmico, brinda una excelente condición de poder y 
resistencia a las piezas. 
 
11
 Riquezas mineras de Chile a nivel mundial. Álvaro González Letelier. Universidad de Chile 2000 
https://www.codelcoeduca.cl/glosario/glosario_c.asp#cobreblister
https://www.codelcoeduca.cl/glosario/glosario_i.asp#ignicion
 
 
 
30 
 
En los países industrializados esta técnica se utiliza para fabricar más de 35.000 
piezas para diferentes sectores industriales. 
La micro fundición ofrece dos ventajas esenciales: libertad de diseño y economía 
en la fabricación. Se pueden obtener piezas desde 5 x 5 x 5 milímetros hasta 250 
x 250 x 250 milímetros, con masas que oscilen entre uno y tres mil gramos. 
El proceso parte de un modelo en bismuto del cual se realizan en cera la cantidad 
de piezas que se quiera producir. Estas se agrupan en un racimo que, mediante 
inmersión, se recubre en material cerámico. 
Luego, en un horno se derrite la cera para dejar libre el molde que va recibir el 
acero líquido. El molde se calienta previamente a 900 grados centígrados, con lo 
que se evitan varios problemas de la fundición corriente. 
Luego de la fundición se deja enfriar el material, se rompe el revestimiento 
cerámico y se realiza un granallado de desbaste. En esta forma, el racimo inicial 
de cera queda con piezas de acero u otras aleaciones iguales a las que se 
inyectaron. 
 
Las piezas son separadas del racimo y se retocan con la ayuda de utilajes. Se 
efectúa un tratamiento térmico de recocido y normalizado, según las exigencias de 
cada pieza,un granallado fino y un control final de dimensiones, estructura y 
composición de las piezas. 
 
 
2.9 ANÁLISIS TEÓRICO DE LA CONTRACCIÓN DEL COBRE 
La contracción por solidificación ocurre en casi todos los tipo de metal esto es 
debido a que la fase solida tiene una densidad mayor que la liquida esto implica un 
cambio en el tamaño para el caso de la fundición como tenemos altas 
temperaturas para lograr que los metales logren su estado líquido y 
posteriormente se solidifican dentro de un molde pasando de estas altas 
temperaturas a la temperatura ambiente obviamente tendremos una disminución 
en su geometría por lo que es muy importante calcular la contracción de la pieza y 
fabricar los modelos de acuerdo a este cálculo para que el resultado final sea la 
geometría deseada si la pieza necesita mecanizado aún más, el modelo tendrá 
que tener un tamaño mayor que permita realizar el mecanizado sin perder la 
geometría final deseada. 
 
Es por esto que el modelo siempre presenta un tamaño mayor a la pieza final, en 
el caso de fundición por gravedad casi siempre es necesario el maquinado por lo 
que debe dejarse una tolerancia que permita el desbaste posterior de la pieza. Si 
unimos la contracción junto con la cota de desgaste tendremos la diferencia entre 
la cota del modelo y la geometría final. Solo en algunos casos cuando la fundición 
es ayudada por inyección o cuando se trabaja con coquillas el mecanizado 
disminuye o dependiendo de la calidad del proceso puede llegarse a eliminar la 
necesidad de que pase por una planta de mecanizado. 
 
 
 
31 
 
 
 
Tabla 2. Contracción del cobre. 
 
 
 
Contracción volumétrica para distintos metales de fundición, debido a la contracción por 
solidificación y la de sólido. 
 Contracción volumétrica debida a : 
 
Metal 
Contracción por solidificación, 
(%) 
Contracción térmica del 
sólido, (%) 
 
 Aluminio 7.0 5.6 
 aleación de aluminio (común) 7.0 5.0 
 Hierro colado gris 1.8 3.0 
 Hierro colado gris, alto C 0 3.0 
 Acero fundido al bajo C 3.0 7.2 
 Cobre 4.5 7.5 
 Bronce (Cu-Sn) 5.5 6.0 
 
Fuente: autor a partir de http://slideplayer.es/slide/10716914/ 
 
 
2.10 SELECCIÓN DE MODELOS PARA LA OPERACIÓN DE MOLDEO 
Aunque la línea de conectores para puestas a tierra cuneta con una gran numero 
de modelos se ha seleccionado 4 modelos para el desarrollo de este proyecto 
para lo cual se basó en parámetros de línea de producción de acuerdo a la 
comercialización, cambios significativos de espesores y complejidad geométrica 
de las piezas. 
 
2.11 CONECTORES ELÉCTRICOS. 
Cuando se hace el trazado de una red eléctrica siempre será necesario la unión o 
empalme de más de uno de ellos, de ahí que es necesario utilizar conectores. Y 
aunque los estamentos normativos no profundizan en el tema, se encuentran 
algunos apartes nacionales e internacionales sobre el tema, a continuación, se 
muestran los párrafos 
 
-RETIE (REGLAMENTO TECNICO DE INSTALACIONES ELECTRICAS) 
 
Capítulo 3 articulo 20 literal 12 CONECTORES, TERMINALES Y EMPALMES 
PARA CONDUCTORES ELÉCTRICOS. 
 
 
 
 
32 
 
Para efectos del presente reglamento los conectores, empalmes y terminales 
usados como elementos de unión, conexión o fijación de conductores o para el 
control del par galvánico en las uniones de conductores, terminales o bornes que 
el contacto pueda generar corrosión, deben cumplir los siguientes requisitos, 
adaptados de las normas UL 486 A, B y C: 
 
20.12.1 Requisitos de Producto 
 
a. Los conectores deben cumplir una norma técnica internacional, de 
reconocimiento internacional o NTC que le aplique y demostrarlo con certificado 
de producto expedido por organismo de certificación de productos acreditado. 
 
b. Deben garantizar que no generan corrosión con el conductor o conductores que 
conecta. 
 
c. El material del conector, empalme o terminal debe garantizar que los cambios 
de temperatura por el paso de corriente, no ocasione puntos calientes, arcos 
eléctricos o falsas conexiones. 
 
-UL 486 A 
Wire connectors. 
Conectores de cable y terminales de soldadura para usar con conductores de 
cobre. 
 
4 materiales 
 
4.1 La parte principal que lleva corriente de un conector debe ser de cobre, una 
aleación de cobre u otro material investigado y encontrado para ser aceptable para 
el propósito. 
 
 
 
-NFPA 70 E. 
Conexiones eléctricas. Debido a que los distintos metales tienen características 
diferentes, los dispositivos tales como: terminales a presión, conectores de 
empalme a presión y lengüetas soldadas, se deben identificar en cuanto al 
material del conductor, se deben instalar y usar apropiadamente. No se deben 
mezclar en un terminal o en un conector de empalme, conductores de metales 
distintos, cuando se produzcan contactos físicos entre ellos (como, por ejemplo: 
cobre y aluminio, cobre y aluminio revestido de cobre o aluminio, y aluminio 
revestido de cobre), a no ser que el dispositivo esté identificado para ese fin y 
esas condiciones de uso. Si se utilizan materiales como: soldadura, compuestos 
para soldar, fundentes e inhibidores, estos deben ser adecuados para el uso y 
deben ser de un tipo que no deteriore: los conductores, la instalación o los 
equipos. 
 
 
 
33 
 
 
Tabla 3. Propiedades de los conductores. 
 
Fuente: Tabla 8 capitulo 9 NTC 2050 
 
Los valores resaltados muestran el área más parecida a las probetas que se les 
realizo la prueba en laboratorio, la gran diferencia es la longitud a pesar de esto si 
se realiza una simple regla de 3 esta demuestra que está muy cerca de los valores 
obtenidos en el laboratorio para el valor de la resistencia. 
Si para 1000 metros la resistencia es de 0,199 ohmios, para 10 cm lo que es igual 
a 0,1 metros, la resistencia seria 0,000019 ohmios nuestro valor están cercanos a 
0,0000179 ohmios lo que corrobora el tipo de material con el que se trabajó 
(cobre). 
 
 
 
34 
 
Tabla 4. Características físicas del modelo Conector tipo GC 
 
IMAGEN CARACTERISTICAS 
 
Material a fundir: cobre electrolítico 
Modelo: Hecho en cobre 
Superficie: Rugosa 
Acabado superficial: con algunas abolladuras. 
 
Fuente: Autor 
 
Tabla 5. Características físicas del modelo Conector tipo GAR 
 
IMAGEN CARACTERISTICAS 
 
Material a fundir: cobre electrolítico 
Modelo: hecho en cobre 
Superficie: Rugosa 
Acabado superficial: con algunas abolladuras 
Fuente: Autor 
 
 
 
Tabla 6. Características físicas del modelo. Conector tipo GD 
 
IMAGEN CARACTERISTICAS 
 
Material a fundir: cobre electrolítico 
Modelo. Hecho en cobre 
Superficie: rugosa 
Acabado superficial: con algunas abolladuras 
 
Fuente: Autor 
 
 
 
35 
 
 
Tabla 7. Características físicas del modelo. Conector tipo GB 
 
IMAGEN CARACTERISTICAS 
 
Material a fundir: cobre electrolítico 
Modelo. Hecho en cobre 
Superficie: rugosa 
Acabado superficial: con algunas abolladuras 
 
Fuente: Autor 
 
2.12 SISTEMAS DE ALIMENTACION 
Comprende todos los canales por los cuales fluye el metal fundido. Cumple las 
funciones de permitir la entrada del metal dentro del molde, con la mínima 
turbulencia posible, establecer una solidificación direccional, llenar completamente 
la cavidad del molde, actuar como sistema de ventilación (gases), actuar como un 
alimentador, ser diseñados de tal manera, que no deterioren el molde, durante la 
Colada. 
 
2.13 MÓDULO TÉRMICO 
 
Es la relación entre el volumen o parte del volumen de la pieza y la superficie 
especifica de enfriamiento, es decir el área de contacto del metal liquido con las 
paredes del molde, ecuación (1). 
 
 A medida que el volumen se hace más chico a igual superficie específica; se hace 
más chico el módulo de enfriamiento. A medida que aumenta el módulo de 
enfriamiento mayos es la dificultad para alimentar la pieza y además la velocidad 
de enfriamiento es menor. Una mazarota debe presentar un módulo de 
enfriamiento mayor que el de la pieza que tiene que alimentar.La disminución del módulo durante la solidificación es cerca del 17% del módulo 
original el Módulo del bebedero será 1,2 veces que la pieza, el Módulo del 
bebedero y la pieza será igual después que la solidificación este completa por esta 
razón se le da un incremento de 20% al módulo de enfriamiento 
Módulo mazarota = 1,2 * Módulo pieza 1,2 es un coeficiente compensatorio de la 
disminución del módulo de la mazarota por haber aumentado la superficie de 
enfriamiento debido al rechupe 
 
 
 
 
36 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.14 PRESIÓN METALOSTATICA 
 
Modelos metálicos: cuando se quiere fabricar una gran cantidad de piezas de 
tamaño pequeño o mediano se debe utilizar modelos metal. Para hacer los 
modelos metálicos se utilizan un primer modelo de madera, llamándose a esta 
modelo de doble contracción. 
 
Ilustración 5. Presión metalostatica de los modelos metálicos 
 
 
Fuente: https://es.scribd.com/doc/250527281/PRESION-METALOSTATICA-docx 
 
Cuando se vacía la colada, el metal líquido en el molde, suceden una serie de 
fenómenos que conviene prever y calcular. Durante la colada, el metal, muy 
caliente y pesado, corre en los canales, penetra el molde, choca contra las 
paredes, y avanza con movimientos arremolinados, etc. Durante esta fase, es fácil 
que se produzcan las erosiones. Después de la colada, mientras el metal esta 
liquido ejerce sobre todas las paredes del molde y sobre los cuerpos incluidos en 
el mismo una presión. Cuando el metal se ha solidificado para formar la pieza, 
esta gravita con su propio peso sobre la pared inferior del molde, obedeciendo 
solo a la gravedad, e inicia su contracción que dura hasta que la pieza ha 
alcanzado la temperatura ambiente; si la pieza tiene forma y dimensiones tales 
 
 
 
37 
 
que la contracción encuentre resistencias u obstáculos, la pieza oprime las partes 
del molde que crean tales resistencias. El empuje metalostatico, que se evaluará 
es la presión que se ejerce en la caja superior desprendiéndola de la inferior. Con 
esto se verificará la formación de rebaba, también la salida del metal. La pieza 
podría salir defectuosa, de dimensiones excesivas o incompletas. 
 
F= S. h.ɣ 
 F=es el empuje metalostatico en Kg. 
S =es el área de la pared que se considera en dm. 
h =es la profundidad del baricentro de la pared bajo el nivel del líquido, en 
Ɣ = es la densidad o peso específico del metal líquido.
 
 
⁄ 
2.15 FACTORES CONDUCTORES 
El cobre y el aluminio son los metales más utilizados como conductores en los 
sistemas de distribución. Las proporciones son fijadas por el efecto combinado de 
la conductividad, el peso, la fuerza, y el costo. Los últimos años han visto un 
cambio tal en la disponibilidad y el coste que el aluminio ha conseguido un uso 
casi universal en la distribución, suplantando cobre, que fue preferido por muchos 
años. 
 
2.16 MATERIALES CONDUCTORES. 
El aluminio tiene la ventaja de alrededor de 70% menos de peso para un tamaño 
dado, pero su conductividad es sólo alrededor del 61% de la del cobre 
recocido. Para la distribución, es comúnmente considerado como equivalente a 
uno de cobre AWG dos tamaños más pequeños, que tiene unas resistencias casi 
idénticas. Su resistencia a la tracción es menor que el cobre, y se utiliza 
comúnmente, especialmente en los tamaños más pequeños, trenzando de 
aluminio alrededor de un núcleo de acero de tamaño apropiado para dar la 
resistencia a la tracción deseada. En tamaños más grandes, los requisitos de 
resistencia a la tensión de distribución se realizan mediante trenzado de aluminio 
sin el acero de refuerzo. Otra forma de obtener alta resistencia a la tracción es la 
combinación de acero con hilos de cobre o de aluminio. El acero se combina con 
cobre en un filamento de alta resistencia conocido como Copperweld, que tiene 
30% a 40% de la conductividad de un conductor de cobre de igual tamaño. En un 
conductor de aluminio y el acero de manera similares se pueden combinar en lo 
que se conoce como Alumoweld.12 
 
12
 H. Wayne Beaty; Donald G. Fink: Manual de la Norma para ingenieros electrónicos, 
decimosexta edición. Conductores de línea, Capítulo (McGraw-Hill Professional, 2013), Access 
Engineering. 
 
 
 
38 
 
Tanto el cobre y el aluminio son adecuados para uso como buses de subestación, 
estando disponible en barras planas, tubos y barras. Para corrientes muy fuertes, 
formas de canal se utilizan para compensar los autobuses con forma de caja, que 
son los más económicos para tales aplicaciones. 
 
2.17 TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE CONECTORES 
El conector o grapa para los sistemas de puesta a tierra debe ser resistente a las 
descargas atmosféricas, fallas a tierra y corrientes a frecuencia industrial que se 
presentan en las redes de distribución. Adicionalmente debe ser resistente a la 
carga estática del suelo o concreto. Se debe garantizar que el conector al estar 
enterrado, en el suelo o concreto, no sufrirá ningún tipo de deterioro o 
deformación. Para lograr conexiones confiables, los conectores deben satisfacer 
cuatro condiciones básicas de diseño: 
 Maximizar las áreas reales de contacto con la mayor cantidad de puntos de 
alta conductividad. 
 Minimizar el estrés de los conductores mediante un apriete calibrado. 
 Lograr un ajuste elástico para contrarrestar el efecto "creep" en el tiempo 
compensando las contracciones y dilataciones del contacto por los cambios de 
temperatura. 
 Establecer los medios para conectar un conductor de puesta a tierra de tal 
manera que el conductor quede fijo en una forma segura y confiable. Los 
diámetros de las varillas de acero cubierto de cobre serán no inferiores de 
15,87 mm (5/8”) y los conectores serán acordes con la instalación para dicho 
diámetro. El conector debe tener resistencia y rigidez mecánica adecuadas 
para permitir su instalación de la manera prevista, sin rotura o deformación que 
afecte su servicio o dañe la varilla de puesta a tierra o el equipo al cual está 
conectado. 
 
 
2.18 CONECTORES BIMETALICOS 
Uso de conectores Bimetálicos Estos conectores están conformados por un 
cuerpo o barril cilíndrico que aloja el conductor y que es construido de un material 
diferente al pin o pala terminal donde se conecta al perno del bloque de conexión 
del dispositivo o barraje de derivación, el cual es de otro material diferente. La 
unión entre el cobre y el aluminio en estos conectores se realiza por un proceso 
denominado soldadura en frio, lo cual garantiza que en dicha unión no haya 
presencia de humedad, factor que es indispensable para la ocurrencia del par-
galvánico. 
 
 
 
39 
 
Cilindro o barril de aleación de aluminio y pala de cobre. Es el de uso más 
frecuente, pues usualmente cuando se emplean este tipo de conectores, 
habitualmente por los ahorros que representa, se usan cables de aluminio serie 
AA8000. En este tipo de conectores no se presenta el aflojamiento de las uniones 
pernadas por el efecto CREEP, debido a que la unión pernada se hace entre los 
mismos materiales cobre cobre, por lo que no es obligatorio el uso de arandelas 
Belleville cuando se emplea este tipo de conector. 
2.19 RECUBRIMIENTOS. 
Este recubrimiento metálico de Cobre se caracteriza por su gran capacidad 
anticorrosiva y antioxidante; es aplicado en el sector industrial por ser un excelente 
conductor de electricidad en piezas que después deban ir soldadas. 
Su principal aplicación es como base para un posterior baño de Níquel, Cromo o 
estaño en piezas que requieran una mayor protección y resistencia que garantizan 
una durabilidad en el tiempo. 
2.20 TIPOS DE RECUBRIMIENTO DE LOS CABLES ELÉCTRICOS 
2.20.1 AISLAMIENTO 
En el aislamiento, se coloca un recubrimiento aislante sobre el conductor para 
evitar fugas de corriente. Las condiciones ambientales y climáticas o los contactos 
con agentes agresivos, así como la falta de cuidado en la instalación, manejoy 
conservación, son las causas principales que limitan la vida de un cable. 
Los aislamientos se clasifican en dos grandes grupos: termoplásticos y 
termoestables. 
Los aislamientos termoplásticos más usuales en la fabricación de cables eléctricos 
son: PVC (Policloruro de vinilo), Z1 (Poliolefinas), PE (Polietileno lineal), 
Poliuretano (PU), Teftel, Teflón (fluorados), etc. 
 
2.21 ELEMENTOS ROSCADOS. 
 Los elementos roscados se usan extensamente en la fabricación de casi todos los 
diseños de ingeniería. Los tornillos suministran un método relativamente rápido y 
fácil para mantener unidas dos partes y para ejercer una fuerza que se pueda 
utilizar para ajustar partes movibles. 
2.22 DESIGNACIÓN DE LOS TORNILLOS 
 Básicamente, la designación de un tornillo incluye los siguientes datos: tipo de 
tornillo según la forma de su cabeza, designación de la rosca, longitud y norma 
 
 
 
40 
 
que lo define. A estos datos, se pueden añadir otros, referentes a la resistencia del 
material, precisión, etc. Ejemplo: Tornillo hexagonal M20 x 2 x 60 x To DIN 960.mg 
8.8 Y al analizar cada elemento vemos que. a) Denominación o nombre: Tornillo 
Hexagonal b) Designación de la Rosca: M20 x 2 c) Longitud del vástago: 60 d) To: 
Cabezas in saliente en forma de plato ROSCAS Y TORNILLOS Página 3 de 9 e) 
Norma que especifica la forma y característica del tornillo: DIN 960 f) m.g: 
Ejecución y precisión de medidas g) 8.8: clase de resistencia o características 
mecánicas. La longitud que interviene en la designación es la siguiente: 1. En 
general, la longitud indicada se corresponde con la longitud total del vástago. 2. 
Para tornillos con extremo con tetón, la longitud indicada incluye la longitud del 
tetón. 3. Para tornillos de cabeza avellanada, la longitud indicada es la longitud 
total del tornillo. 
2.23 ESTUDIO DE MERCADOS 
Realizando una pequeña revisión sobre el mercado de conectores de cobre se 
encuentro que hay 4 empresas situadas en Bogotá dedicadas a fundir este tipo de 
conectores. SOLDEXEL, TECNOWELD, CU CONECTORES y ELECTRI SAS. 
 
El más antiguo de los cuatro fabricantes nacionales es TECNOWELD quien 
cuenta con un sistema de gestión de la calidad que garantiza un producto con la 
mejor calidad de acuerdo a su tipo de fabricación el cual se realiza por fundición 
por gravedad y su proceso de moldeo es el de resinas autofraguantes. 
 
SOLDEXEL fabrica los conectores bajo los mismos procesos de TECNOWELD 
pero al día de hoy tiene como fuerte el hecho de que cuenta con certificación 
RETIE por parte de SGS NUMERO 10063 para los conectores que fabrica. 
 
CU CONECTORES de las cuatro es la empresa que inicio desde un principio 
fabricando conectores para cable y en el último año amplio su portafolio al 
empezar a fabricar los conectores de puesta a tierra. 
 
La más joven de todas es la empresa ElECTRI SAS. A pesar de esto su producto 
no envidia las de los otros en la composición física. Ya que trabaja bajo los 
mismos procesos. 
 
En todos los casos todos realizan moldes en madera recubierta de resinas tipo 
epoxico y especiales para permitir una mayor vida útil, moldean arenas 
autofraguantes en cajas de madera y/o metálicas y tienen hornos pequeños que 
garantizan altas temperaturas que permitan la fundición del cobre el cual se vierte 
en los moldes y fluye impulsada por gravedad, después de desmoldear limpian 
piezas y pasan a las plantas de mecanizado donde cortan, pulen, perforan y 
demás procesos con el fin de entregar un producto de buena calidad y 
presentación. 
 
 
 
 
41 
 
Es importante indicar que en el país se puede encontrar una marca internacional 
BURNDY la cual es distribuida principalmente por REDES ELÉCTRICAS. a 
diferencia del proceso de fundición de las cuatro empresas nacionales ellos 
utilizan coquillas para su sistema de moldeo. Pero el volumen que manejan a 
nivel mundial es tan alto que les permite ser competitivos con respecto a los 
valores nacionales. 
A pesar de que BURDNY logra precios estables con su moldeo por coquilla es 
tanta la variedad de conectores que la debilidad principal es que no pueden 
importar todo tipo de conectores por lo que si no se consigue el conector deseado 
se tiene que esperar entre 4 a 8 semanas para la importación. Por el contrario, los 
fabricantes nacionales entregan un lote de conectores en 3 a 15 días dependiendo 
volumen de producción y de solicitud. 
 
 
 
 
42 
 
3. PROCESO EXPERIMENTAL 
 
3.1 EQUIPOS, MATERIALES E INSUMOS UTILIZADOS EN LA 
INVESTIGACIÓN. 
Para la realización se utilizaron los siguientes equipos, materiales e insumos para 
la fusión de metales y aleaciones. 
 
3.1.1 Arena sílice. Es la principal arena empleada en el proceso de creación de 
piezas por fundición, presenta características fisicoquímicas que debe cumplir 
para su utilización en la industria, como son: la morfología del grano y el área 
superficial, la distribución de mallas y la cantidad de finos, el contenido de arcilla, 
las pérdidas por ignición, permeabilidad y la humedad en la arena.13 La alteración 
de cualquier parámetro puede llegar a dañar un lote de piezas fundidas, por lo que 
es muy importante la perfecta homogenización de los componentes para 
garantizar la calidad final del producto. 
 
Ilustración 6. Arena Silice 
 
 
Fuente: autor 
 
 
13
 V. LAMAS, L. VALDERRAMA. Estudio de Factibilidad Técnica y Económica para Producir 
Arenas de Moldeo para Fundición Metalnorte, 2006, Departamento de Metalurgia, Universidad de 
Atacama, Copiapó, Chile, p. 33-35. d 
 
 
 
43 
 
3.1.2 Arena de relleno. Procede de los moldes ya colados y vuelve nuevamente a 
utilizarse después de preparada para rellenar el molde durante el moldeado y por 
esta vía lograr ahorrar en la cantidad de arena nueva. Son arenas usadas del taller 
que proviene del desmoldeo de piezas que se han colocado con anterioridad. 
Estas arenas deben ser más gruesas que las de recubrimiento o contacto con el 
fin de que sea más permeable a los gases. Además, su resistencia será más baja 
para permitir un fácil desmoronamiento durante el desmolde.14 
 
 
Ilustración 7. Arena de relleno 
 
 
Fuente: El autor 
 
 
 
3.1.3 Arena de contacto. Es la que se apisona contra la cara del modelo y se 
obtiene de la mezcla de arena nueva con bentonita y agua, además de ser la 
primera capa en contacto con el modelo es la más limpia y la que permitirá la 
mayor permeabilidad y refractariedad requiere el proceso. Este compuesto es el 
apropiado para la elaboración de moldes partiendo de la mezcla de arena 
de sílice y bentonita (un derivado de la arcilla) a un 30 - 35 % con una cantidad 
moderada de agua. 
 
 
14
 https://www.academia.edu/18120027/ARENA_DE_MOLDEO 
https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%93xido_de_silicio_(IV)
https://es.wikipedia.org/wiki/Bentonita
 
 
 
44 
 
Ilustración 8. Arena de contacto mezclada con bentonita y agua 
 
 
Fuente: El autor 
 
3.2 CAJAS PARA MOLDEO 
Una caja de moldeo es un contenedor que sostiene rígidamente la arena y permite 
que se solidifique el metal fundido después de la fundición en su cavidad. Por lo 
general, las cajas de moldeo tienen dos partes. La superior denominada tapa y la 
segunda que está en la parte baja y se denomina base, las cajas se mantienen 
ajustadas por diferentes sistemas de sujeción que permiten que el cierre sea 
hermético y seguro y no modifique la posición de la pieza al unir las dos cajas. Las 
cajas de moldeo, se fabrican de varios materiales como: madera, hierro fundido, 
acero y aluminio y la fabricación y el material deben estar diseñados según la 
cantidad, calidad y tipo de aleación a fundir. 
Las que están hechas de aceros fabricados son ligeras y resistentes para soportar 
el impacto. En general una caja de moldeo debe ser capaz de aguantar un 
manejo rudo, en razón al tipo de moldeo y la forma de apisonar en el sitio, la gran 
mayoría de fábricas poseen