universidad central del ecuador facultad de artes carrera de artes

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE ARTES
CARRERA DE ARTES PLÁSTICAS
PROCESO DE FUNDICIÓN EN ALUMINIO APLICADO A LA
ESCULTURA EN LA FACULTAD DE ARTES DE LA UNIVERSIDAD
CENTRAL DEL ECUADOR
Equipamiento, Materiales, Herramientas y Moldes de Arena
Refractaria
TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DE LA LICENCIATURA EN ARTES
PLÁSTICAS
MARITZA RODRÍGUEZ RODRÍGUEZ
TUTOR: DAVID JARAMILLO LÓPEZ
QUITO, MARZO 2015
DEDICATORIA
A Mario por el amor y la motivación que siempre me ofreció
en el transcurso de nuestra vida juntos.
A mis hijos María Soledad, Mario Alejandro y Juan Sebastián
por la felicidad de su existencia.
A mis nietos Martín, Manuela, Bárbara y Julián por ser mi inspiración.
ii
AGRADECIMIENTO
Al profesor David Jaramillo por la orientación, apoyo y atención que siempre me dispensó durante
la elaboración de este trabajo.
Al profesor Byron Valencia por su apoyo y asesoramiento en la elaboración de los modelos
cerámicos y los moldes de yeso.
Al laboratorio de fundición de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Escuela Politécnica
Nacional. Al ingeniero Oscar Sotomayor, Jefe del laboratorio, por la apertura para la realización de
este trabajo en las instalaciones de esa fraterna institución y en especial al tecnólogo Fabián
Peñaloza, por la colaboración y asesoramiento en el trabajo práctico de fundición.
A todos los profesores, personal de apoyo y estudiantes de la Facultad de Artes de la Universidad
Central del Ecuador por la receptividad con la que siempre fui acogida.
iii
AUTORIZACIÓN DE LA AUTORÍA INTELECTUAL
Yo, Maritza de las Mercedes Rodríguez Rodríguez, en calidad de autor del trabajo de
investigación realizada sobre “PROCESO DE FUNDICIÓN EN ALUMINIO APLICADO A LA
ESCULTURA EN LA FACULTAD DE ARTES DE LA UNIVERSIDAD CENTRAL DEL
ECUADOR. Equipamiento, Materiales, Herramientas y Moldes de Arena Refractaria”, por la
presente autorizo a la UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR, hacer uso de todos los
contenidos que me pertenecen o de parte de los que contienen esta obra, con fines estrictamente
académicos o de investigación.
Los derechos que como autor me corresponden, con excepción de la presente autorización,
seguirán vigentes a mi favor, de conformidad con lo establecido en los artículos 5,6,8; 19 y demás
pertinentes de la Ley de Propiedad Intelectual y su Reglamento.
Quito, a Marzo de 2015
FIRMA
C.C
170650878-3
Telf: 0999443340
Email: [email protected]
iv
APROBACIÓN DEL TUTOR
En mi carácter de Tutor de la Tesis de Grado, presentada por Maritza de las Mercedes Rodríguez
Rodríguez para optar por el Título de Licenciada en Artes Plásticas cuyo título es ”PROCESO DE
FUNDICIÓN EN ALUMINIO APLICADO A LA ESCULTURA EN LA FACULTAD DE
ARTES DE LA UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR. Equipamiento, Materiales,
Herramientas y Moldes de Arena Refractaria”. Considero que dicha tesis reúne los requisitos y
méritos suficientes para ser sometida a la presentación pública y evaluación por parte del jurado
examinador que se designe.
La línea de investigación en la que se enmarca este trabajo es: Investigación de técnicas,
tecnologías y materiales útiles a la producción artística.
En la ciudad de Quito a los veinte días del mes de Marzo de 2015
Firma
David Jaramillo López
Cd. Nº 1711973741
v
ÍNDICE DE CONTENIDOS
Páginas Preliminares
Pág.
Dedicatoria………………………………………………………………………………..…….....ii
Agradecimiento……………………………………………………………………………..…….iii
Autorización del Autor……..………………………………………………………………..……iv
Aprobación del Tutor…….…………………………………………………………………..…....v
Índice de contenidos ………………………………………………………………………….….vii
Índice de figuras ………………………………………………………………………..….…...viii
Índice de tablas...………………………………………………………………………….….…..xi
Índice de anexos……………………………………………………………………………….…xii
Resumen……….………………………………………………………………………….……..xiii
Abstract………….………………………………………………………………………...........xiv
Introducción………….…………………………………………………………………...…….....1
CAPÍTULO I: EL PROBLEMA
1.1
Planteamiento del problema ………………………………………………………………3
1.2
Formulación del problema ……………………………………………………….……….4
1.3
Preguntas directrices ………………………………………………………….…………..4
1.4
Objetivos …………………………………………………………………………….…....5
1.5
Justificación ..……………………………………..……………………………………....5
CAPITULO II. LA FUNDICIÓN
2.1
Breve historia de la Fundición……………………………………………………………7
2.2
Técnicas de fundición aplicada a la escultura……………………………………………9
2.3
2.4
2.2.1
Fundición a la cera perdida……………………………………………………..10
2.2.2
Fundición con arena refractaria………………………………………………...13
Conociendo al aluminio………………………………………………………………….15
2.3.1
Características del aluminio……………………………………………………..15
2.3.2
Usos y aplicaciones……………………………………………………………...16
2.3.3
Procesos de fundición con aluminio a partir de material reciclado……………..17
2.3.4
Artistas que han trabajado esculturas con aluminio fundido…………………...17
Equipamiento y herramientas básicas para el proceso de fundición………………..…..22
2.4.1
Estructura del taller de fundición……………………………………………….22
2.4.2
Hornos para fundición…………………………………………………………..25
vi
2.4.3
2.5
Aparatos y herramientas para el taller de fundición…………………………….29
El modelo escultórico para la fundición en aluminio…………………………………....34
2.5.1
Propiedades de los modelos………………………………………………….….34
2.5.2
Materiales para la obtención de modelos de fundición………………………...36
2.5.3
Proyecto y diseño…………………………………………………………….…37
2.5.4
Fabricación del modelo…………………………………………………………37
CAPÍTULO III. EL PROCESO DE FUNDICIÓN CON ARENA
REFRACTARIA
3.1
Arenas de moldeo y sus características generales……………………………………....40
3.2
Preparación de la arena o mezcla de moldeo……………………………………………41
3.3
El moldeo………………………………………………………………………………..42
3.4
3.3.1
Aspectos generales……………………………………………………………...42
3.3.2
Proceso de elaboración del molde de arena………………………………….....44
3.3.3
Proceso alternativo de fundición en molde de yeso………………………….....47
3.3.4
Proceso de fundición con poliestireno expandido y arena refractaria……….....50
Fusión y colada……………………………………………………………………….....51
3.4.1
Fusión…………………………………………………………………………...51
3.4.2
Colada…………………………………………………………………………..52
3.5
Solidificación y enfriamiento…………………………………………………………...54
3.6
Desmolde………………………………………………………………………………..55
3.7
Acabados………………………………………………………………………………..55
3.8
Defectos en el proceso de fundición…………………………………………………....61
3.9
Seguridades y recomendaciones………………………………………………………..65
CAPÍTULO IV. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1
Evaluación del proceso de fundición artística en aluminio…………………………….67
4.2
Recomendaciones……………………………………………………………………….68
MATERIALES DE REFERENCIA
Glosario………………………………………………………………………………………….69
Bibliografía……………………………………………………………………………………...74
Anexos…………………………………………………………………………………………..76
vii
ÍNDICE DE FIGURAS
Figura
Pág.
1.
Fundición de cobre en murales funerarios egipcios…………..…………………..........10
2.
Perseo, fundición en bronce, Benvenutto Cellini……………………………….….......11
3.
Procedimiento básico de fundición a la cera perdida………………………................13
4.
Proceso de fundición en arena…………………………………………………………..14
5.
La Piedad, Jorge Oteiza…………….……………………………………….................18
6.
(a) Rafaela, fundición en aluminio, Hylda Lucena……………………………………..19
(b) Pareja, fundición en aluminio, Hylda Lucena…………………………..................19
(c) Embarazo, fundición en aluminio, Hylda Lucena……………………….................19
7.
Delirium Umil, Aitor Ruiz de Eguino…………………………………………………..19
8.
Estaltza ,Aitor Ruiz de Eguino………………………………………………................20
9.
Amor platónico, Aitor Ruiz de Eguino……………………………………………..…..20
10.
SORTALDEAN, Aitor Ruiz de Eguino…………………………………….................20
11.
S/T, fundición en aluminio, base de madera, Karla Novy………………….................21
12.
S/T, fundición en aluminio, Karla Novy……………………………………................21
13.
S/T, Fundición en aluminio, Karla Novy………………………………………………22
14.
Esquema de un taller de fundición…………………………………………………….24
15.
Partes de un horno de cubilote…………………………………………………………25
16.
Diferentes tipos de hornos crisol……………………………………………………….26
17.
Horno de arco eléctrico………………………………………………………………...27
18.
Horno de inducción durante una fundición de acero. Taller EPN……………………..28
19.
Horno de crisol a gas de 9 kg. Taller de fundición EPN……………………...............28
20.
Herramientas para modelar arcilla………………………………………….................29
21.
Herramientas para tallar madera…………………………………………………….....29
22.
Mezcladora automática de arena……………………………………………................30
23.
Carretillas y palas………………………………………………………………………30
24.
Caja de moldeo de hierro……………………………………………………...............31
25.
Tamizador para arena de moldeo……………………………………………...............31
26.
Apisonador manual…………………………………………………………………….31
27.
Cucharas y agujas para moldeo………………………………………………………...31
28.
Trompo…………………………………………………………………………...........32
29.
Tubos, reglas y espátula………………………………………………………………..32
30.
Crisoles de grafito ……………………………………………………………………..32
viii
31.
Tenaza de crisol……………………………………………………………………..….33
32.
Abrazaderas de crisol ………………………………………………………………....33
33.
Cazo…………………………………………………………………………………....33
34.
Modelo modificado con un ángulo de salida…………………………………………..34
35.
Modelo con un ángulo de salida errado que producirá contrasalida…………………..35
36.
Pasos para la preparación de arcilla para el modelo……………………………………38
37.
Realización del modelo en arcilla……………………………………………..............39
38.
Detalle de los modelos………………………………………………………………....39
39.
Arena de moldeo……………………………………………………………………….41
40.
Bentonita……………………………………………………………………………….42
41.
Moldeo a mano y moldeo mecánico…………………………………………………...43
42.
Colada de metal en molde abierto………………………………………………….…..43
43.
Elaboración del molde de arena. Paso 1………………………………….…………....44
44.
Elaboración del molde de arena. Paso 2…………………………………..…………...44
45.
Elaboración del molde de arena. Paso 3………………………………………............45
46.
Elaboración del molde de arena. Paso 4……………………………………………….45
47.
Elaboración del molde de arena. Paso 5……………………………………………….45
48.
Elaboración del molde de arena. Paso 6……………………………………………….46
49.
Elaboración del molde de arena. Paso 7…………………………………………….....46
50.
Elaboración del molde de arena. Paso 8……………………………………………….46
51.
Preparación de la caja para el molde de yeso……………………………………….....49
52.
Preparación de la mezcla de yeso………………………………………………………49
53.
Colocación del modelo dentro de la caja……………………………………………....49
54.
Molde de yeso fraguado……………………………………………………….............50
55.
Modelos de EPS………………………………………………………………………..50
56.
Proceso de fundición con EPS………………………………………………………....51
57.
Fusión del aluminio en horno de crisol a gas …………………………………….……52
58.
Pasos de la colada de aluminio en molde de arena…………………………………….53
59.
Preparación para la colada en molde de yeso y caja de arena………………………....53
60.
Colada en molde de yeso y caja de arena………………………………………………54
61.
Solidificación y enfriamiento de las piezas………………………………….…….......55
62.
Desmolde de la pieza solidificada……………………………………………….…….55
63.
Piezas después del desmolde de arena………………………………………………...56
64.
Cizalla manual y sierra de metal para extraer los bebederos………………………….57
65.
Eliminación de bebederos y mazarotas con sierra de metal…………………………..57
66.
Cepillo para metal, cinceles y puntas para el desarenado manual…………………….57
67.
Desbarbado manual de una pieza de aluminio………………………………………..58
ix
68.
Esmeril de banco, esmeril de mano, limas …………………………………………...58
69.
Soldadura con proceso GTAW………………………………………..………………59
70.
Escultura femenina, Hylda Lucena……………………………………………………59
71.
Herramientas eléctricas para el pulido y acabado de piezas de aluminio…………....60
72
Acabado final de piezas de aluminio………….………………………………………61
73.
Defecto de fundición por llenado incompleto o junta fría…………………..………..62
74.
Rechupe exterior en una pieza de aluminio…………………………………..………63
75.
Agrietamiento o desgarramiento caliente en pieza de aluminio………………..…….63
76.
Defectos comunes de fundición en arena refractaria………………………………….64
77.
Pieza terminada con un defecto de fundición en el pecho del torso masculino………65
78.
Equipos de protección personal (PPE)……………………………………..………....67
x
ÍNDICE DE TABLAS
Tabla
pág.
1.
Porcentaje de contracción lineal de fundición de diferentes aleaciones……………..35
2.
Clasificación de las mezclas de moldeo………………………………………………42
3.
Composición del yeso para el molde………………………………………………….45
xi
ÍNDICE DE ANEXOS
Anexo
Pág.
1.
Escultura fundida en aluminio con poliestireno expandido …………………..………..…78
2.
Pareja 1………………………………………………………………………………….79
3.
Pareja 2………………………………………………………………………………….80
4.
Pareja 3………………………………………………………………………………….81
xii
UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE ARTES
CARRERA DE ARTES PLÁSTICAS
PROCESO DE FUNDICIÓN EN ALUMINIO APLICADO A LA
ESCULTURA EN LA FACULTAD DE ARTES DE LA UNIVERSIDAD
CENTRAL DEL ECUADOR
Equipamiento, Materiales, Herramientas y Moldes de Arena Refractaria
Autor: Maritza de las Mercedes Rodríguez Rodríguez
Tutor: David Jaramillo López
Marzo 2015
RESUMEN
El presente trabajo de grado busca elaborar una investigación técnico-descriptiva del proceso de
fundición en aluminio basado en el método de moldes de arena refractaria para la producción de
piezas escultóricas. Se describirá detalladamente el equipamiento, materiales, herramientas y el
paso a paso para la fundición de una pieza artística en aluminio. Para lograr este objetivo se
realizarán pruebas que estarán dirigidas a encontrar el procedimiento más adecuado de moldes de
arena para piezas escultóricas. En este sentido, los resultados de la investigación permitirán la
formulación de una guía aplicable a la escultura y que puede favorecer al conocimiento de una
técnica, si bien, milenaria, pero que no se ha puesto en práctica en la Facultad de Artes de la
Universidad Central del Ecuador por falta de equipamiento y recursos.
PALABRAS CLAVES:
<FUNDICIÓN ARTÍSTICA> <TÉCNICAS DE FUNDICIÓN PARA ESCULTURA> <MOLDES
DE ARENA> <FUNDICIÓN EN ALUMINIO>
xiii
ABSTRACT
This graduation work seeks performing a technical and descriptive research on smelting aluminum,
using the refractory sand mold method, for the production of sculptures. It will describe, in detail,
the equipment, materials, tools and the step-by-step information for producing an aluminum work
of art. To this end, we will perform tests that will help us find the most adequate procedure using
sand molds for producing sculptures. In this sense, the research results will allow formulating a
guide applicable to sculpture, and that can favor learning a technique, that even though millenary,
has not been used in the School of Arts at Universidad Central del Ecuador due to lack of
equipment and resources.
KEYWORDS
<ARTISTIC SMELTING><SMELTING TECHNIQUES FOR SCULPTURING><SAND
MOLDS><ALUMINUM SMELTING>
I CERTIFY that the above and foregoing is a true and correct translation of the original document in
Spanish.
Silvia Donoso Acosta
Certified Translator
ID.: 0601890544
xiv
INTRODUCCIÓN
Este trabajo abarca aspectos históricos, técnicos y prácticos, pues la intención del estudio es
conocer detalladamente el procedimiento de fundición del aluminio y su aplicabilidad en la
creación de piezas escultóricas. La descripción del paso a paso de esta técnica servirá de guía para
posteriores trabajos de fundición de metales en la Facultad de Artes de la Universidad Central del
Ecuador, ya que se trata de un procedimiento muy poco explorado en las artes plásticas en nuestro
medio.
Se utilizarán dos métodos: la observación y la experimentación. Con el método de la observación
se replicará todo el procedimiento de fundición descrito tradicionalmente, para tener una
percepción directa del proceso, y de esta manera poder describir la técnica de fundición desde el
punto de vista de nuestra propia experiencia, adaptándola a la realidad del país en lo que se refiere
a herramientas y materiales. Por otro lado, se usará el método experimental, para la elaboración del
modelo escultórico y los moldes en yeso cerámico, para su fundición en aluminio con el proceso de
arena refractaria.
En los “Apuntes de Fundición”, del departamento de materiales de la Escuela Politécnica Nacional
de Quito, de Fausto Oviedo (2008), se puede evidenciar la experiencia en nuestro medio sobre la
tecnología de fundición puesto que se hace un estudio exhaustivo de las mezclas necesarias para el
moldeo, los modelos y sus propiedades, y el proceso de fundición en arena. De este documento se
utilizará tales experiencias.
En el trabajo de Miguel Ángel Aguirre (1981), se explora el proceso de fundición a la cera perdida,
ofreciendo todos los datos técnicos que están involucrados en este proceso desde una visión para la
producción de piezas de uso mecánico industrial. Carlos Pila (2010), en cambio, estudia algunas
modificaciones en el proceso de fundición de cera perdida y las aplica en la creación de una pieza
artística fundida en bronce. En este trabajo se rescata la interrelación entre los conocimientos de la
ingeniería mecánica y las artes plásticas.
Un acercamiento al aluminio, material usado para el presente trabajo, se lo puede encontrar en la
investigación de Heyerdal Galván Alatorre (2009), donde se especifica con gran detenimiento los
1
diferentes procesos de moldeo para fundir piezas de aluminio que serán utilizados en la industria.
Si bien nuestro objetivo es la fundición artística del aluminio, muchas de estas experiencias las
podemos aplicar en nuestra investigación.
Lozano Rodríguez (2012), amplía el campo del conocimiento en la fundición artística, que durante
años ha permanecido estancada en métodos tradicionales, utilizando nuevos materiales y
procedimientos actuales. El aporte de esta investigación nos hace incursionar detalladamente en el
uso de diferentes materiales para la creación de modelos gasificables, si bien la autora utiliza el
método de moldeo de la cascarilla cerámica, nuestro trabajo utilizará el moldeo con arena para la
creación de obras escultóricas.
Eulogio Conde Merlo y Máxima Morales Onofre (2005), realizan un estudio para la creación de un
taller de Fundición Artística en Bolivia, donde se describe las necesidades desde el punto de vista
de un profesional de las artes plásticas.
Este trabajo está estructurado en 4 capítulos:
En el capítulo I se realizará el planteamiento y la justificación del problema así como la definición
de los objetivos que se pretende alcanzar.
En el capítulo II se hará un breve recorrido por la historia de la fundición, describiendo de manera
general los procesos más conocidos: fundición a la cera perdida y fundición con arena refractaria,
para entrar dentro del contexto de nuestro trabajo. Así mismo conoceremos las características del
aluminio, sus principales usos, aplicaciones y su utilización dentro del ámbito artístico, destacando
como principal característica su poder de reciclaje y reutilización. Luego conoceremos el
equipamiento y herramientas necesarias para el proceso de fundición, así como también los
modelos utilizados.
En el capítulo III se describirá en detalle el proceso de fundición del aluminio con arena refractaria,
las características y preparación de las arenas de moldeo así como también el proceso de
elaboración de moldes de arena. En cada paso se mostrará las experiencias prácticas obtenidas. De
igual manera el proceso de fusión y colada, la solidificación y enfriamiento de la pieza fundida y
los posibles acabados que se puede dar a la pieza. Así mismo se describirán los defectos producidos
en la calidad de la fundición. Cerramos este capítulo con algunas recomendaciones sobre las
precauciones de seguridad que se deben tomar en cuenta en este proceso.
En el capítulo IV se hace una evaluación general del proceso de fundición artística en aluminio y se
sugiere posibles trabajos de investigación futuros.
Se invita al lector a emplear el glosario de términos, al final del escrito, que han sido utilizados a lo
largo del trabajo.
2
CAPÍTULO I
EL PROBLEMA
1.1 Planteamiento del problema.
En la actualidad, la industria metalúrgica está avanzando a pasos agigantados usando nuevos
métodos y técnicas de fundición para producir objetos elaborados en aluminio de uso cotidiano e
industrial. El quehacer artístico, siempre ha tratado de estar la par de los emprendimientos de la
industria, sin embargo tiende a refugiarse en los procesos técnicos que le son más comunes y
prefiere no ampliarse a los procesos industriales, muchas veces por desconocimiento. La fundición
en aluminio es una técnica que aparece industrializada a inicios del siglo XX y sin embargo, la
aplicación de la fundición en aluminio para la producción de piezas escultóricas aún resulta algo
novedoso en nuestro medio.
En lo que respecta a los procesos de fundición artística, no existe evidencia reciente en nuestra
facultad sobre esta técnica, relegada debido a la falta de equipamiento y recursos en el taller de
escultura en metales. Y es que el artista se adapta a los medios que encuentra a su disposición como
ya lo dijera Cellini, (1989) en su tratado de escultura: “…el maestro debe acomodarse a las cosas
que encuentre donde tenga que trabajar…” (p.172).
Por otro lado, el aluminio es uno de los metales más utilizados dentro de la fundición en general
dado sus características de ser: ligero, sólido, muy resistente a la corrosión y de fácil adquisición en
nuestro país. Sin embargo es muy poco utilizado en el campo de la escultura, puesto que
tradicionalmente la fundición artística se ha caracterizado por el uso del bronce.
El presente trabajo busca elaborar una investigación técnico-descriptiva del proceso de fundición
en aluminio basado en el método de moldes de arena refractaria para la producción de piezas
escultóricas. Se describirá detalladamente el equipamiento, materiales, herramientas y el paso a
paso de la fundición de una pieza artística en aluminio. Para lograr este objetivo se realizarán
pruebas que estarán dirigidas a encontrar el procedimiento más adecuado de moldes de arena para
la elaboración y fundición de piezas escultóricas.
3
Consideramos que este método es relevante debido a que el arte puede aprovechar nuevas técnicas
desde la producción industrial, el diseño y la ingeniería, para ser aplicadas a la fundición estética en
piezas escultóricas. De este modo estaremos aprovechando de los adelantos y de la velocidad de
cómo se producen los objetos y las cosas tecnológicamente a inicios del siglo XXI.
1.2 Formulación del problema
En escultura, la fundición es una técnica utilizada para crear piezas artísticas en bronce (aleación de
zinc, cobre y estaño). Empleada en general, para retratos oficiales, utilizando principalmente el
método de la cera perdida. Sin embargo, la industrialización de las técnicas de fundición nos lleva a
pensar en que el arte puede aprovechar diferentes técnicas y otros tipos de metales y aleaciones
producto de esta evolución tecnológica de la industria metalúrgica y metalmecánica.
A pesar de todas las ventajas que presenta el aluminio, pues se caracteriza por ser un metal ligero,
resistente a la corrosión en contacto con el aire o la humedad, muy dúctil, maleable y poco denso,
no se lo utiliza en extenso, como material para la creación y fundición de piezas escultóricas. En
nuestro país, la industria del aluminio emplea el método de fundición principalmente en la
elaboración de artículos de uso doméstico y alimenticio (exprimidores, mazos, pinzas, adornos,
cacerolas), así como también para piezas de uso industrial y arquitectónico. A pesar de esta
disponibilidad, el uso de aluminio fundido para la producción artística escultórica es un campo
inexplorado en nuestro medio.
Por otro lado, los métodos de moldes de arena refractaria para la fundición de metales han sido
utilizados desde inicios del siglo XX para producir piezas en aluminio puesto que se trata de uno de
los métodos más rentables dentro de la industria metalmecánica. Este trabajo presenta la
posibilidad de que el arte se expanda hacia explorar esas nuevas técnicas de producción de obras
artísticas. Es decir, emplear el aluminio como material novedoso utilizando la técnica de fundición
con moldes de arena, aplicada a la escultura.
1.3 Preguntas directrices
¿Cuáles son los procesos técnicos utilizados en la fundición artística contemporánea?
¿Por qué utilizar el aluminio para el desarrollo de piezas escultóricas en la Facultad de Artes de la
Universidad Central del Ecuador?
¿Por qué usar el método de moldeo de arena refractaria para la producción de una obra escultórica
en la Facultad de Artes de la Universidad Central del Ecuador?
4
1.4 Objetivos
1.4.1 Objetivo General
Conocer detalladamente el proceso de fundición del aluminio, aplicado a la producción de obras
escultóricas en la Facultad de Artes de la Universidad Central del Ecuador, utilizando el método de
moldes de arena refractaria.
1.4.2 Objetivos específicos

Investigar los diferentes métodos de fundición artística que han sido utilizados a través de la
historia focalizándose principalmente en el método de moldeo en arena refractaria.

Estudiar las principales propiedades del aluminio y su utilización en la escultura.

Conocer el equipamiento y herramientas necesarias para la fundición de metales en especial del
aluminio.

Realizar pruebas de moldeo en arena usando diferentes tipos de modelos.

Elaborar una pieza artística fundida en aluminio empleando la técnica de moldes de arena
refractaria.
1.5 Justificación
El arte contemporáneo ha roto con todos los paradigmas en cuanto a la utilización de técnicas
tradicionales y de materiales para elaborar obras de arte. Actualmente fusiona técnicas nuevas y
tradicionales indistintamente, dada la gran apertura que existe para la combinación de medios y
recursos en la creación de obras. Involucra incluso medios virtuales y tecnología digital de punta.
La dinámica del mundo actual, junto con la tecnología, es tan cambiante que se puede hacer arte
con prácticamente cualquier tipo de material y es por esta apertura que hoy en día existe la
combinación de medios, géneros y materiales en el mundo del arte de la actualidad. El proceso de
fundición aplicado a la escultura, va desde métodos industrializados como el moldeo en arena
refractaria, hasta técnicas milenarias como la fundición a la cera perdida, e incluso la utilización de
metales diversos como el aluminio, que normalmente no ha sido utilizado extensivamente en este
campo estético.
La relevancia y la pertinencia de este trabajo es que pretende emplear el aluminio como material
para fundición y el método del moldeo en arena para la producción de obras artísticas. De este
estudio podemos rescatar tres aspectos importantes: consideramos el aluminio, como el material
novedoso aplicado a la escultura; el proceso de fundición de metales, lo tradicional en el ámbito
5
artístico, y el moldeo en arena, el método tomado de la industria para su aplicación en escultura.
Esta inquietud nos ha llevado a plantear como parte del trabajo de fin de carrera, la investigación
del proceso de fundición en aluminio, aplicada a la escultura y el conocimiento del equipamiento,
materiales, herramientas y los moldes de arena refractaria.
En este sentido, esta investigación permitirá la formulación de una guía aplicable a la escultura y
que puede favorecer al conocimiento de una técnica, que no se ha puesto en práctica en la Facultad
de Artes de la Universidad Central del Ecuador.
Además, a nivel mundial, la presencia de la fundición artística es relativamente reciente en las
facultades de artes, como lo explica José Antonio Aguilar Galea (2002), en su investigación sobre
fundición artística en las Facultades de Bellas Artes Españolas puesto que este tema ha sido tratado
tradicionalmente fuera del ámbito académico en artes. Sin embargo, dado el nuevo empuje que se
está dando a la educación superior en lo que respecta a la investigación artística, incluido en
nuestro país, el tema de exploración de nuevas técnicas constituye una de las líneas de
investigación de la carrera de artes plásticas.
6
CAPÍTULO II
LA FUNDICIÓN
2.1 Breve historia de la Fundición
La fundición es el proceso que permite la fabricación de piezas a partir de fundir a altas
temperaturas un material metálico e introducirlo en estado líquido en un molde. Allí, el metal
derretido, en este caso el aluminio, se enfría, se solidifica y adquiere la forma del molde.
La fundición es una técnica utilizada desde hace más de 4000 años. Sus fundamentos aparecen con
el uso del fuego, a finales del Neolítico. Si bien los objetos metálicos de aquella época no fueron
elaborados por fusión, dieron paso al conocimiento de la manipulación de los metales en estado
puro (oro, plata, cobre y hierro), los mismos que al principio fueron trabajados de manera directa,
con técnicas al frío, como por ejemplo, el golpe de martillo (Oviedo, 2008).
El uso de los metales en la historia de la humanidad ha sido un factor relevante en el desarrollo de
la sociedad moderna. De hecho, los historiadores han definido las fronteras de la época antigua por
los materiales que más se empleaban para fabricar objetos y herramientas en: “Edad de Piedra”,
“Edad de Cobre”, “Edad de Bronce” y “Edad de Hierro”, clasificación propuesta por el historiador
danés Thomsen a principios del siglo XIX (Lozano Rodríguez, 2012).
El desarrollo de la sociedad primitiva fue creando diferentes necesidades para el uso de mejores
materiales en la elaboración de herramientas y armas que al hombre de entonces le permitiera
sobrevivir en un medio donde la competencia con los animales, mejor adaptados, lo ubicaban en
clara desventaja. Dentro de este contexto, los seres humanos incursionaron en nuevos procesos y
materiales, y dieron paso al nacimiento de la metalurgia.
A la par del perfeccionamiento de las técnicas cerámicas, se aprendió a fundir los metales en
hornos y a vaciarlos en moldes, logrando también realizar aleaciones que mejoraban la calidad del
metal y la obtención de mejores herramientas (Oviedo, 2008). Una de estas aleaciones descubiertas
7
fue el bronce, compuesta principalmente por 84% de cobre, 10 % de zinc y 6% de estaño
(composición descrita por Duponchelle, (1932)) que influyó favorablemente en el desarrollo de la
sociedad antigua en materia estética. El método más utilizado para la fundición de bronce es el
vaciado a la cera perdida que desde la antigüedad1, fue utilizado para la fundición artística.
Dos métodos básicos fueron desarrollados para el vaciado en bronce: el método directo y el método
indirecto. En el método directo, la pieza escultórica se modela con cera en forma sólida, y se la
recubre con materiales refractarios. Luego la pieza se lleva al horno para que la cera se derrita
lentamente dejándola salir. El bronce fundido se vierte en el espacio vacío resultante, para obtener
un vaciado sólido. Este método se emplea para piezas sólidas de mediano y pequeño formato. El
método indirecto, en cambio, exige la producción de un molde de dos o más piezas del modelo
original para dar lugar al vaciado en cera, que puede estar o no provisto de un macho2, siguiendo
luego el mismo proceso del método directo. Estos métodos son utilizados hasta la actualidad, pues
se considera que el método de fundición a la cera perdida es el que da mejores resultados para la
fabricación de esculturas en bronce (Conde Merlo y Morales Onofre, 2005).
El verdadero auge de la fundición con bronce ocurrió en el Renacimiento, cuando las obras de los
grandes maestros como Donatello, Benvenuto Cellini, Bologna, etc. desarrollan esta técnica
utilizando la cera para modelar sus obras que posteriormente terminarán en bronce fundido. Así
mismo, se escriben numerosos documentos que describen detalladamente el arte de fundir, como es
el caso del primer volumen impreso sobre metalurgia escrito por Vanoccio Biringuccio y publicado
en 1540: Pirotecnia (Lozano Rodríguez, 2012).
En el siglo XVIII, se industrializa el método de fundición por moldes de arena, que consiste en el
uso de una arena refractaria de grano muy fino, ligeramente humedecida y mezclada con un
aglutinante graso, para la elaboración de piezas en serie. Este método es considerado como una
alternativa de menor costo a los procesos anteriores. En el siglo XIX se crea la Galvanoplastia que
usa una corriente eléctrica para transferir partículas de metal, los vaciados son muy delgados y
precisos sin ser considerado un auténtico vaciado en metal (Conde Merlo y Morales Onofre, 2005).
En el Ecuador, según las investigaciones de Oviedo (2008), objetos metálicos obtenidos con
procesos especializados como: fundición, soldadura, forja, o la combinación de ellos, se remonta a
los tiempos preincaicos (período comprendido entre 500 a.C y 500 d.C). La cultura Tolita, que
habitó al norte de la provincia de Esmeraldas fue la más destacada de esta época, encontrándose
1
Los Sumerios utilizaban este método por el año 2000 a.C y el pueblo chino hacia el año 1500 a.C. (Conde
Merlo y Morales Onofre, 2005).
2
Macho: conocido también como molde macho, es una estructura sólida que se introduce dentro del molde
original de la pieza (o molde hembra), para obtener una pieza hueca.
8
evidencias de piezas elaboradas con aleaciones de oro, plata y platino. Posteriormente, en el
período del 500 al 1500 d.C. se destacan las culturas Milagro-Quevedo como iniciadores de la
fabricación de monedas metálicas y la cultura Puruhá, en la fabricación de armas y el uso de la
aleación oro-cobre conocida como “Tumbaga”3. El período incaico (1480-1553) se caracterizó por
un avanzado desarrollo de la metalurgia pues se utilizó una gran variedad de aleaciones y
combinación de procesos para la obtención de piezas metálicas; sin embargo, la mayoría de las
piezas fueron destruidas por los conquistadores y los conocimientos de fundición se vieron
estancados debido al desinterés de los españoles por esta producción metalúrgica amerindia.
Debemos considerar que en nuestro país la extracción, explotación y purificación de metales es
limitada, debido a esto, la industria de la fundición tiene un bajo desarrollo tecnológico en esta
rama. Si esto ocurre en la industria; en el campo de la fundición artística también el desarrollo es
limitado con respecto a otros países. Un claro ejemplo de esta situación es la ausencia de la
fundición artística en las facultades de artes de las universidades ecuatorianas por falta de
equipamiento, presupuestos y talleres adecuados.
2.2 Técnicas de fundición aplicada a la escultura
Desde el inicio de la metalurgia, el ser humano ha buscado materiales que sean más resistentes, que
perduren por más tiempo y que tengan mejores acabados, permitiéndole expresarse con mayor
eficiencia a través del arte y, adaptarlos conjuntamente con los procedimientos, al desarrollo de su
tiempo. De esta manera, tanto los modelos como los moldes utilizados en el proceso de fundición,
han ido de manera paralela, evolucionando los métodos de fundición para crear esculturas en metal.
En esta constante búsqueda de optimización de procesos y materiales, se empezó a partir de un
material antiguo como la cera y se evolucionó a otros materiales que ofrecen los nuevos procesos
industriales y que se presentan como alternativas diferentes a las tradicionales para obtener piezas
artísticas de metal fundido. No obstante, en la evolución de los procesos de fundición, es necesario
tomar en cuenta sus primeros pasos para poder entender el desarrollo y la transformación que la
fundición contemporánea ha realizado de los procesos de la cera perdida y la aparición de una
metalurgia más activa como la fundición con moldes de arena refractaria.
Los avances técnicos en la fundición no quieren decir que prescindamos de los métodos
tradicionales, sino que, junto con los nuevos materiales utilizados en la actualidad, son el punto de
partida de la mejora y readaptación técnica de nuestro tiempo (Lozano Rodríguez, 2012).
3
Tumbaga: Nombre dado por los españoles a la aleación de oro y cobre que es de uso generalizado en
Mesoamérica precolombina y América del Sur.
9
El conocimiento histórico del proceso de fundición necesita de un manejo técnico de medios y
recursos, siendo importante el conocimiento del procedimiento a utilizar por parte del escultor.
Para el caso de este trabajo, vamos a conocer dos procesos que son los más utilizados en la
fundición artística:

la fundición a la cera perdida y

la fundición con moldes de arena.
A pesar de que se probará, en la parte práctica, solamente el proceso de fundición con arena
refractaria, consideramos importante tratar el tradicional procedimiento a la cera perdida. La
selección del proceso técnico dependerá de las características de la pieza escultórica que se
pretenda elaborar.
2.2.1 Fundición a la cera perdida
El proceso de fundición a la cera perdida es una de las técnicas más antiguas de la humanidad para
trabajar metales. Esta técnica es conocida en el ámbito del arte desde la época egipcia, puesto que
podemos encontrar su descripción en los murales de sus monumentos funerarios (Lozano
Rodríguez, 2012). Los griegos aplicaron esta técnica con mucha habilidad desde el siglo VI a.C, y
es hasta hoy la técnica tradicional con mayor evolución desde que surgiera la fundición de metales.
FIG. 1. Fundición de cobre en murales funerarios egipcios.
Fuente: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Egyptian_metal_workers.png
Más tarde se escribieron los primeros tratados que narran con detalle el método. Es el caso del
“Tratado de Orfebrería, escultura, dibujo y arquitectura” escrito por Benvenuto Cellini en el siglo
XVI (1989, p.134) en donde se refiere a la receta de cera para modelar de la siguiente manera:
… esta cera se hace tomando cera blanda pura y mezclándola con una mitad de albayalde
bien molido con un poco de trementina clarísima, más o menos cantidad según la estación
del año, porque si es invierno puedes incluir una mitad más de trementina que en verano….
10
El método fue poco a poco perfeccionándose hasta llegar al Renacimiento, período en el cual el
dominio de la técnica permitió obtener obras de gran escala como por ejemplo el Perseo de Cellini
(2), que representa un instante de triunfo en el que Perseo; un héroe de la mitología griega (hijo de
Zeus y la princesa Dánae); exhibe la cabeza de la monstruosa Medusa; como si fuera una pieza de
cacería; después de haberla decapitado. Está situada en el Pórtico de la Señoría en Florencia, Italia
(Manca, Bade & Costello, 2007).
A grandes rasgos el procedimiento consiste en la fabricación del modelo en cera alrededor del cual
se construye un molde. Cuando el molde es metido al horno, la cera se fundirá en su interior y
liberará el espacio que, posteriormente será ocupado por el metal fundido.
FIG. 2. Perseo, fundición en bronce realizada por Benvenutto Cellini (1545-1554), altura 548,6
cm. Plaza de lla Signora, Florencia – Italia
Fuente: fotografía recuperada de: https://arteparati.files.wordpress.com
El proceso de fundición a la cera perdida, en comparación con otros métodos de fundición
posibilita la creación de formas muy complejas. Se caracteriza por tener gran exactitud en la
creación de piezas y además es posible producir un gran número de copias así como fundir piezas
enteras que pueden estar conformadas de varias partes.
De acuerdo a la complejidad de la pieza se crearon dos métodos básicos:
a) Método directo: el modelo creado en cera es recubierto con los materiales refractarios que se
endurecen formando el molde. Se introduce en un horno y la cera derretida dejará el espacio
que ocupará el metal fundido. La pieza resultante es sólida.
b) Método indirecto: el modelo se lo realiza en otro material, generalmente la pieza es modelada
en arcilla. Se obtiene un molde en piezas. Una vez que se ha extraído el modelo del interior del
11
molde, se vuelve a unir y se realiza una colada de cera. Luego se elimina la cera para que el
metal fundido ocupe su lugar. La pieza resultante por lo general es hueca.
Para el procedimiento de vaciado de la cera existen varios métodos:
a) Tirada por volteo: En donde la cera en estado líquido se vierte en el interior de un molde,
luego se lo voltea despacio en todas direcciones hasta formar una capa que va engrosándose al
momento de enfriarse la cera paulatinamente.
b) Vaciado de estratificado de cera por impresión: Se aplica la cera en el molde con un pincel
suave hasta alcanzar el grosor deseado.
c) Colada directa: Se llena completamente el molde para obtener piezas de cera macizas.
(Lozano Rodríguez, 2012).
Si bien el proceso a la cera perdida es muy antiguo, con el tiempo, ha evolucionado en técnica y
materiales buscando siempre su optimización. En la fundición actual, los procedimientos más
usados son:

Fundición a la cera perdida con molde de chamota.

Fundición a la cera perdida con molde de cascarilla cerámica.

Fundición a la cera perdida con molde de yeso o escayola.
Si bien todos esos procedimientos son muy parecidos, lo que cambian son los tipos de moldes. Una
idea más detallada del procedimiento de fundición a la cera perdida se indica en el diagrama de la
figura 3.
12
COLADO EN LA MATRIZ
FLEXIBLE
PREPARACIÓN DE LA
MEZCLA DE CERA
PREPARACIÓN DE LOS
CANALES DE
ALIMENTACIÓN Y
SALIDA DE GASES
ARMADO DEL
SISTEMA DE
ALIMENTACIÓN
CONSTRUCCIÓN
DEL MOLDE
CERÁMICO
ELIMINACIÓN DE
LA CERA
PRECALENTADO
DEL MOLDE
COLADO DEL
METAL FUNDIDO
ACABADO Y
PATINADO DE LA
PIEZA
FIG. 3. Procedimiento básico de fundición a la cera perdida (Aguirre, 1981)
2.2.2 Fundición con arena refractaria
El procedimiento de fundición con moldes de arena refractaria, así como el de la cera perdida, se
remontan a la primera metalurgia. Tomando en cuenta la manera en que se realizaba el molde
alrededor del modelo, los moldes de este método de fundición se obtienen compactando arena o
tierra natural. Debido al creciente desarrollo de la fundición industrial, se trata de uno de los
procesos más utilizados en la industria metalúrgica, ya que la arena es un material refractario muy
abundante en la naturaleza y su uso es económico. Es utilizado también en el ámbito del arte,
aunque con menos frecuencia que el procedimiento de fundición a la cera perdida.
La fundición en arena consiste en colar un metal fundido, como el aluminio, en un molde realizado
en arena. El proceso general de fundición con arena refractaria se esquematiza en la figura 4, el
mismo que será descrito detalladamente en el capítulo tres, adicionando las experiencias obtenidas
en la producción de una pieza escultórica fundida en aluminio.
13
La fundición industrial utiliza este método para la fabricación de piezas de cierta complejidad
dimensional, con una reducción de costos, mejor calidad y mayor rentabilidad en el proceso de
trabajo. Este proceso también se ha incorporado a la escultura con métodos y materiales,
tradicionales y nuevos, no solo para la confección de los moldes, sino también para los modelos
que permiten colar en metal fundido sin la necesidad de extraer el modelo del interior del molde,
como es el caso de los modelos gasificables (Lozano Rodríguez, 2012).
ELABORACIÓN DEL
MODELO
FUSION DEL
METAL
PREPARACIÓN DE LA
ARENA
ELABORACIÓN DEL
MOLDE
PREPARACIÓN DEL
MOLDE PARA LA
COLADA
COLADO DEL METAL
FUNDIDO
SOLIDIFICACIÓN Y
ENFRIAMIENTO
DESMOLDE
ACABADOS
FIG. 4. Proceso de fundición en arena (Conde Merlo y Morales Onofre, 2005)
14
2.3 Conociendo al aluminio
A comienzos del siglo XIX en Dinamarca, el químico Hans Oersted aisló por primera vez el
aluminio por medio de un proceso químico que utilizaba una amalgama de potasio y cloruro de
aluminio. En 1827 el químico alemán Friedrich Wöhler lo obtuvo en forma de polvo y
posteriormente en 1845 determinó por primera vez las propiedades del metal recién descubierto, su
densidad, ligereza y lo aisló en forma de pequeñas piedras (Duponchelle ,1932).
2.3.1 Características del aluminio
El aluminio es un metal no ferroso, muy abundante en la naturaleza. Los compuestos de aluminio
forman el ocho por ciento de la corteza terrestre y se encuentran presentes en la mayoría de las
rocas, de la vegetación y de los animales. Como metal se extrae del mineral conocido como
bauxita4 y por medio de un proceso de electrolisis sus propiedades han permitido que sea uno de
los metales más utilizados en la actualidad, después del acero, puesto que es el único metal que
proporciona dureza con bajo peso lo que lo hace muy fácil para trabajar en el ámbito industrial o
artístico. Su relación en cuanto al costo/beneficio es muy buena comparado con otros metales.
a) Características físicas: El aluminio es un metal de color blanco, ligeramente azulado con una
alta reflectividad de la luz y del calor. Tiene una alta conductividad térmica. Su punto de fusión
es 660oC. Es muy ligero, ya que su densidad es de 2.700 kilogramos por metro cúbico, por
consiguiente, pesa cuatro veces menos que la plata, el acero y el cobre. Es un buen conductor
del calor y la electricidad. Es maleable y dúctil, propiedad que permite que en la industria
pueda ser transformado en hilos finos y en hojas muy delgadas como el papel de aluminio.
Además es un metal muy sonoro. No es tóxico, por lo que puede ser utilizado en utensilios de
cocina o envases de alimentos. Es un metal que tiene una apariencia muy atractiva, pues posee
brillo natural y puede dársele varios tipos de textura y color. Es completamente reciclable sin
perder sus características originales.
b) Características químicas: La propiedad química más destacada del aluminio es la resistencia
a la oxidación. Al contacto con el aire se cubre inmediatamente con una capa de óxido de
aluminio (Al2O3) que lo hace altamente resistente a la corrosión y muy durable. El ácido
sulfúrico y el ácido nítrico no lo atacan a temperatura ambiente, pero sí cuando se encuentra a
alta temperatura. El ácido clorhídrico y las soluciones alcalinas lo disuelven en frío.
4
La bauxita es una roca sedimentaria, que puede ser tanto blanda como dura, compuesta por óxidos de
aluminio hidratados. Se origina como residuo producido por la meteorización química de una amplia gama de
rocas. Se la encuentra principalmente en zonas tropicales. (Acebes C, 2002) p.18.
15
2.3.2 Usos y aplicaciones
Ya hemos visto que el aluminio es un material apreciado en la industria de utensilios, debido a sus
propiedades. Por esa razón las aplicaciones que se le da están directamente relacionados con sus
características y aumentan constantemente. Acebes (2002) clasifica los principales usos del
aluminio por sectores:
a) Transporte: La cuarta parte del aluminio que se produce lo absorbe el sector del transporte. Se
lo usa en la producción de automóviles, autobuses, camiones, trenes, aviones y bicicletas
debido a su ligereza. La ligereza de los componentes del transporte mejora cuando se los
fabrica en aluminio, lo que se revierte en un ahorro de combustible a comparación de
componentes fabricados con materiales tradicionales.
b) Envase y embalaje: El aluminio es un material excelente para el envase y embalaje, debido a
su estabilidad metalúrgica. Por ser ligero e impermeable, protege los productos de la luz, la
humedad, el oxígeno y los microorganismos que pueden alterar la conservación. Además no es
tóxico por lo que es muy utilizado en envases para alimentos y bebidas (enlatados de comida,
gaseosas, cerveza, etc.), productos farmacéuticos (cápsulas, ampollas), cápsulas de cierre para
botellas, papel de aluminio, revestimiento interior de envases, etc.
c) Edificación y construcción: La propiedad de resistencia y peso del aluminio, junto con su
durabilidad, resistencia a la corrosión, ductilidad y maleabilidad, hacen que sea utilizado en el
área de la construcción, principalmente en lo referente a estructuras de ventanas y puertas, así
como también en cubiertas. El uso del aluminio ha innovado las técnicas de edificación de los
arquitectos y diseñadores.
d) Sector eléctrico: El bajo peso del aluminio y su conductibilidad han hecho que sea también
utilizado en el sector eléctrico, puesto que cables aéreos de aluminio de transmisión se utilizan
en la actualidad, optimizando el uso de los postes necesarios para sostener los cables. Así
también se usa en el cableado subterráneo, transformadores, cajas de fusibles, televisiones y en
general en artículos eléctricos y electrónicos.
e) Uso doméstico y otros usos: La elevada conductividad calórica e inalterabilidad del aluminio
lo hacen útil para la fabricación de utensilios de cocina, es el caso de cacerolas, ollas de
presión, sartenes, etc. El aluminio puro se lo emplea en la fabricación de espejos, tanto de uso
doméstico como para telescopios reflectores. En el campo del arte se usa aluminio para la
16
escultura en forma de fundición o también para escultura por construcción o ensamble.
También se lo utiliza en instalaciones, usando perfiles directamente de la industria.
2.3.3 Procesos de fundición con aluminio a partir de material reciclado
Como se mencionó en el apartado anterior, el aluminio es un metal que tiene la cualidad de ser
reciclado al cien por ciento. Puede reciclarse indefinidamente sin perder sus propiedades, por lo
que un objeto escultórico de aluminio puede ser fabricado enteramente con material reciclado.
La fundición de aluminio implica la producción de objetos a partir de productos usados. Para
realizar el proceso de reciclaje del aluminio, se realiza una revisión y selección de la chatarra, la
misma que será compactada en las chatarreras o puestos de reciclaje. Cabe mencionar que para
nuestro caso de estudio, utilizaremos aluminio reciclado que consiste en desechos de perfiles de
ventanas, puertas, poleas y utensilios de aluminio.
Para tener un proceso correcto en la fundición del aluminio, es necesario regular la temperatura del
metal fundido, ya que una vez que la carga del horno se ha fundido, la temperatura comenzará a
elevarse rápidamente, y es necesario corregir el suministro calórico para evitar el recalentamiento
del metal y evitar el deterioro de la pieza al momento de la colada. El proceso de recalentamiento
forma en la superficie del metal líquido una capa más gruesa o nata que toma el nombre de escoria.
La escoria debe ser removida del metal líquido antes de la colada.
Para minimizar recursos y tiempo en la fundición del aluminio se requiere controlar la temperatura
de fusión y colado y, realizar la fusión del metal en el menor tiempo posible. Para cumplir con estas
condiciones, el horno debe precalentarse. Según la experiencia obtenida en el taller de fundición de
la Escuela Politécnica Nacional de Quito, para una carga de 9 kg de aluminio, en un horno de crisol
a gas, se requiere de un tiempo de fusión de aproximadamente 45 minutos, al finalizar este tiempo
se llegará al punto de fusión óptimo para colar el aluminio.
2.3.4 Artistas que han trabajado esculturas con aluminio fundido
A pesar de que no se considera el aluminio como un material habitual para la elaboración de obras
artísticas creadas con el método de fundición, muchos escultores han plasmado sus obras utilizando
este material. Como hemos dicho anteriormente, el bronce ha sido el material preferido para esta
técnica; sin embargo la gran apertura actual para la utilización de otros medios de expresión
artística facilita la experimentación con materiales diferentes. A continuación presentamos una
serie de obras de artistas contemporáneos que han usado el aluminio fundido para la creación de
sus obras escultóricas:
17
JORGE OTEIZA: Escultor español que nació en Orio en 1908 y murió en San Sebastián en 2003.
Es el primer escultor con rigurosa innovación vanguardista en la plástica vasca. Su trabajo práctico,
que se desarrolla entre 1931 y 1958, se caracterizó por la experimentación de materiales en la
creación de sus obras. “La Piedad”, es una de las obras destacadas del artista. Fue realizada en
aluminio fundido, hacia finales de la década de los noventa y se basó en uno de los veinte y siete
bocetos que Odeiza realizó para el friso del santuario de Arantzazu entre los años de 1953 y 1969.
Se encuentra situada en una de las paredes laterales de la iglesia de San Vicente, en San Sebastián;
uno de los edificios más antiguos y emblemáticos de la ciudad. El escultor José Ramón Anda,
amigo del propio Oteiza, "reinterpretó" la obra en aluminio haciéndola ligeramente más figurativa
y ampliando la misma hasta alcanzar unas dimensiones de 2x1.8m. La figura 5 muestra la obra.
FIG. 5. La Piedad, fundición en aluminio Jorge Oteiza. (1999), 2 x 1.8 m. Iglesia San Vicente, San
Sebastián, España
Fuente: fotografía recuperada de: http://www.trekearth.com/gallery
HYLDA LUCENA: artista contemporánea brasilera que ha incursionado en la creación de piezas
escultóricas fundidas en aluminio. Desde hace más de quince años trabaja en la creación de
esculturas esencialmente con formas orgánicas, lo que justifica el uso de la técnica de fundición
para lograr su cometido. Usa con frecuencia el aluminio, produciendo piezas de pequeño y mediano
formato, que las presenta pulidas como espejo. Las imágenes que se presentan a continuación
(figura 6), han sido tomadas de su página web Formas do Fogo y constituyen un ejemplo fiel de su
trabajo escultórico en aluminio:
18
(a)
FIG. 6.
(b)
(c)
(a) Rafaela, fundición en aluminio, realizada por Hylda Lucena
(b) Pareja, fundición en aluminio, realizada por Hylda Lucena
(c) Embarazo, fundición en aluminio, realizada por Hylda Lucena
Fuente: fotografías recuperada de: http://www.formasdofogo.com.br
AITOR RUIZ DE EGUINO: Artista contemporáneo español nacido en Hermani en 1971, cerca
de los Pirineos, un pueblo muy identificado con la cultura del metal desde la época romana. Ruiz
de Eguino desarrolla su trabajo de escultura basado en el equilibrio del mundo natural y el entorno
industrial que rodea a este pueblo hoy en día. Su obra está basada en el aluminio. Edorta Kortadi,
escritor y crítico de Arte Vasco, dice:
...Donde su escultura cobra más densidad y calidad es en la obra resuelta en aluminio
fundido con texturas y en sus repertorios fito y zoomorfos, de sintaxis abstracta y
surrealista. Sus esculturas se desarrollan en torno a un vacío central al que rodean y atrapan
largas formas y brazos recto-curvos, acabados en finos garfios. Moore, Miró, Lam y los
escultores vascos abstractos pueden ser algunos referentes y paradigmas de su obra. Sus
esculturas poseen garra, equilibrio y atractivo. Obras, que ya pueden ser consideradas como
mayores, y que exigen su puesto en la escultura vasca de comienzos de siglo, de raíz
constructiva y surrealista…( http://www.aitor-ruiz-de-eguino.com).
El artista ha perfeccionado un procedimiento de producción de esculturas con aluminio fundido,
utilizando modelos gasificables de poliestireno expandido. Los bocetos los realiza en cerámica a
tamaño natural y luego los traspasa al poliestireno. Para la fundición utiliza la técnica de arena
refractaria. Las siguientes figuras muestran el trabajo del artista:
FIG. 7. Delirium Umil, fundición en
aluminio realizado por Aitor Ruiz de
Eguino (2011-2012)
63x37x40 cm, España
19
FIG. 8. Estaltza (Cubierta), fundición en
aluminio realizado por Aitor Ruiz de
Eguino (2011-2012)
50X40X40 cm , España
FIG. 9. Amor platónico, fundición en aluminio
realizado por Aitor Ruiz de Eguino (20052006)
27x48x34 cm, España
FIG. 10. SORTALDEAN, fundición en
aluminio realizado por Aitor Ruiz de
Eguino (2013-2014)
38cm x 66 x 27, España
Fuente: fotografías recuperadas de la página web del artista http://www.aitor-ruiz-de-eguino.com
20
KARLA NOVY: Escultora y artista plástica peruana, nació en Lima en 1962 y estudió en la
Facultad de Artes de la Pontificia Universidad Católica de Lima. Incursiona en la fundición
artística luego de asistir al taller de fundición de metales en la Universidad de Chile, siendo
coautora del proyecto ganador para la creación del taller piloto de fundición con el sistema de
cerámica refractaria. Para sus obras utiliza aluminio y bronce fundido, materiales de posibilidades
estéticas enriquecedoras, con texturas y formas que permiten leer en ellas los sentimientos más
variados, desde la profundidad oculta del ser hasta la ternura y brillantez del amor, como lo expresa
Mariano Quero, crítico de arte.
FIG. 11. S/T, fundición en aluminio,
base de madera, realizado por Karla
Novy
30x45. Perú
FIG. 12. Fundición en aluminio realizado por Karla Novy
112cm x 28 x 50, Perú
21
FIG. 13. Fundición en aluminio, realizada por Karla Novy
55cm x 22cm x 16 cm, Perú
Fuente: fotografías recuperadas de la página web de la artista: www.karlanovyesculturas.com
2.4 Equipamiento y herramientas básicas para el proceso de fundición
2.4.1 Estructura del taller de Fundición
La conformación de un taller de fundición debe tener ambientes bien definidos y separados para
lograr buenos resultados en el proceso. Para este caso se han considerado los mínimos ambientes
necesarios para el trabajo de fundición en un taller de mediana escala para la realización de piezas
de pequeño y mediano formato:
a) Ambiente para el moldeado: Para el caso de un taller de fundición artística, este espacio está
dedicado a la práctica artística propiamente dicha, puesto que en este espacio se elaboran los
moldes sean estos elaborados en cera, cajas de arena, yeso, etc. Deberá ser el espacio más
grande y se sugiere un tamaño de 11x5m.
b) Ambiente para el vaciado del metal: El ambiente para el vaciado es muy importante, puesto
que en él se colarán las piezas. Deberá estar situado cerca de la sala de moldeado para
optimizar el tiempo de producción de las piezas. Se sugiere que tenga una dimensión de 8x4m.
22
c) Ambiente para la instalación de gas y el motor de aireación : Generalmente los hornos son
operados a gas, puesto que se trata de un combustible práctico que permitirá obtener altas
temperaturas en poco tiempo, no produce cenizas, es muy económico en nuestro país y mucho
menos tóxico que otros combustibles. Por concepto de seguridad, es recomendable que el
depósito de gas se encuentre aislado del horno de fundición, de preferencia con un muro de
cemento que le separe de los hornos. Otra posibilidad es una instalación de gas por tubería. Un
tamaño adecuado para este ambiente podría ser de 2x4 metros.
d) Ambiente para los hornos de fundición: Se trata del espacio del taller donde se colocará el o
los hornos de fundición donde se fundirá el metal. Es necesario que este ambiente esté ubicado
en un lugar de fácil acceso y tránsito, además de que es indispensable una adecuada
ventilación.
e) Sala de desbarbado, soldadura y acabados: Es recomendable tener una sala separada para
realizar operaciones de acabados de las piezas, puesto que ello amerita el uso de herramientas
diferentes a las utilizadas en los pasos anteriores de fundición.
f) Sala para el depósito de arenas, material refractario y herramientas: En este ambiente se
almacenará la materia prima del proceso de moldeo y fundición como es la arena, bentonita,
yeso, material refractario, chamota, chatarra de diferentes metales, etc.
g) Sala de máquinas: Dentro de las instalaciones auxiliares del taller, debemos considerar un
espacio donde se colocarán los compresores que pueden utilizar las máquinas de una fundición
en el caso de ser accionados mediante aire comprimido. Adicionalmente, es importante
considerar la eliminación de humo y polvo que producen las diferentes etapas de la fundición
como el moldeo, desmolde, fusión y colada, por lo que es importante contar con un espacio
donde se instalarán todos las máquinas necesarias para montar el sistema de aireación.
h) Aula teórica: Dentro de un taller de fundición artística consideramos importante contar con un
espacio para impartir los conocimientos teóricos de fundición y escultura.
La figura 14 propone un plano general simplificado de la disposición de los ambientes que podrían
ser usados en un taller de fundición.
23
Depósito de
arena,
materiales y
herramientas
Área de moldeado
Área de fundición
( vaciado del
metal)
Sala de
desbarbado,
soldadura y
acabados
Hornos
Sala de
máquinas
Baño
Aula
Teórica
casilleros
Hall
Oficina del
técnico
responsable
Ingreso
FIG. 14. Esquema sugerido de un taller de fundición
Esquema elaborado por la autora
24
2.4.2 Hornos para fundición
Los hornos de fundición son los elementos más importantes dentro del equipamiento en un taller de
fundición. Como vimos en el apartado 2.2, en todos los procesos de fundición, el metal debe
calentarse hasta llegar a un estado líquido para poder ser vaciado en el molde. El calentamiento y la
fusión son realizados en hornos que alcancen las temperaturas requeridas. En esta sección se
describirán los hornos utilizados con más frecuencia en un taller de fundición: cubilotes, hornos
calentados a fuego directo, hornos de crisol, hornos de arco eléctrico y hornos de inducción. La
selección del tipo más apropiado de horno depende de la aleación metálica de fundición, su
temperatura de fusión, la capacidad del horno, los costos de inversión, operación y mantenimiento,
así como los aspectos relativos a la contaminación ambiental (Groover, 2010).
a) Hornos de cubilote: Son hornos cilíndricos verticales, equipados con un bebedero de sangrado
cerca de su base. La construcción general de un horno de cubilote se ilustra en la figura 15.
Está compuestos de una envoltura de chapa de acero, con un revestimiento interior de
mampostería refractaria y una capa aislante. La carga está constituida por hierro, coque,
fundente y otros elementos de aleación que se cargan a través de una puerta que se encuentra a
mitad de la altura (d. de la figura 15). El horno descansa sobre cuatro columnas metálicas
denominadas columnas de apoyo (l. de la figura 15). La capacidad de producción del cubilote
está en función de su diámetro interno. Es utilizado para fundir hierro gris.
c
FIG. 15. Partes de un horno de cubilote
a.
b.
c.
d.
e.
f.
g.
h.
i.
j.
k.
l.
m.
a
b
d
e
f
g
h
m
e
k
l
j
Fuente: Groover (2010).
25
Envoltura cilíndrica
Revestimiento interno
Chimenea
Boca de carga
Cámara de aire
Toberas
Piquera de escoria
Puerta lateral de encendido
Canal de colada
Solera
Plancha base
Columna de apoyo
crisol
b) Hornos calentados a fuego directo: Son hornos que contienen un pequeño hogar5 abierto
donde se calienta la carga de metal mediante un quemador que se localiza a un lado del horno.
El techo del horno contribuye a la acción del calentamiento, reflejando la flama hacia abajo
contra el metal que se está fundiendo. El combustible usado para estos hornos es el gas; la
combustión sale por una chimenea. En el fondo del hogar hay un orificio de colada para dejar
salir al metal fundido. Este tipo de hornos son generalmente utilizados para fundir metales no
ferrosos como aleaciones de cobre y aluminio.
c) Hornos de crisol: Para fundir el metal en este tipo de hornos, no hay un contacto directo con
los gases de combustión, es por eso que también se los conoce como “Hornos de calentamiento
indirecto”. Existen tres tipos de hornos de crisol que se usan en los talleres de fundición:

Crisol móvil

Crisol fijo o estacionario

Crisol basculante o inclinable
Todos ellos, utilizan un recipiente (crisol) que está fabricado de un material refractario que
usualmente es una mezcla de arcilla y grafito. En el horno de crisol móvil, el crisol se coloca
en un horno que usa aceite, gas o carbón pulverizado para fundir la carga metálica. Cuando el
metal se funde, el crisol se levanta del horno y se usa como cuchara de colada. En el horno de
crisol estacionario, el crisol es fijo por lo que, para extraer el metal fundido, se requiere de
cazuelas o cucharas de colado, lo cual constituye una desventaja al momento del vaciado ya
que puede haber desperdicio de material. En el horno de crisol basculante, el dispositivo
entero se puede inclinar para vaciar la carga. En la figura 16 se observa los tres tipos de hornos
de crisol.
FIG. 16. Diferentes tipos de hornos crisol .a) Horno de crisol móvil. b) Horno de crisol fijo. c)
Horno de crisol basculante
Fuente: (Groover, 2010), términos no traducidos del inglés, porque se usa únicamente con fines
ilustrativos.
5
Hogar: la palabra hogar en este caso se refiere al sitio donde se enciende el fuego (generalmente con leña)
26
d) Horno de arco eléctrico: El metal se funde por el calor generado en un arco eléctrico, el
consumo de energía es alto, aunque presentan la facilidad de que pueden ser diseñados para
altos volúmenes de fundición (25 a 30 toneladas por hora). Este tipo de hornos se los encuentra
instalados en las grandes plantas de fundición industrial. Es utilizado para fundir el acero puro
o sus aleaciones puesto que la temperatura del horno puede llegar hasta 3500 oC. En la figura
17. se observa el esquema general de un horno de arco eléctrico donde se puede identificar las
partes que lo componen.
FIG. 17. Dibujo de corte de un horno de arco eléctrico
Fuente: http://www.aprendizaje.com.mx
e) Hornos de inducción: Se caracterizan por usar corriente alterna a través de una bovina que
genera un campo magnético en el metal, obteniendo como resultado el rápido calentamiento y
fusión del metal. La fusión por inducción es una tecnología rápida, limpia y uniforme puesto
que el metal no está en contacto con ningún elemento de calefacción. Sirven para fundir
metales como acero, hierro y aluminio y su tamaño puede variar desde 3 oz (para fundir oro),
hasta 320 toneladas para la galvanización del zinc, por ejemplo. En la figura 18 se puede
observar el horno de inducción de la EPN, durante una fundición de acero. En este caso, se
trata de un horno de inducción basculante de crisol fijo, con capacidad para fundir 100 kilos de
metal que utiliza un sistema de refrigeración para las bobinas.
27
FIG. 18. Horno de inducción durante una fundición de acero. Taller EPN
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez, 2015
Todos los hornos mencionados anteriormente son de uso industrial, en los cuales se funden grandes
cantidades de metal que serán utilizadas para la elaboración en serie de piezas metálicas. Han sido
mencionados para obtener el conocimiento básico del funcionamiento de los hornos de fundición.
Para el caso de la fundición artística, cualquiera de ellos puede ser utilizado, y dependerá del
tamaño de la pieza que se requiera crear con este procedimiento. En nuestro caso, por tratarse de
piezas de pequeño formato (25 x 12 x 8cm) se utilizará un horno de crisol fijo o estacionario
accionado por gas, de una capacidad de 9 kg de metal y que forma parte del taller de fundición de
la Facultad de Ingeniería Mecánica de la Escuela Politécnica Nacional de Quito. Figura 19.
FIG. 19. Horno de crisol a gas de 9kg, Taller de fundición EPN
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez, 2014
28
2.4.3 Aparatos y herramientas para el taller de fundición
Para una correcta operación del proceso de fundición es necesario contar con aparatos y
herramientas adecuadas que garantizarán la calidad del resultado final del proceso. A continuación
nombraremos los más importantes, dependiendo de la etapa de fundición en la que son empleados.
PARA EL PROCESO DE MODELADO
Las herramientas de modelado dependen del material que se utilizará para realizar el modelo. Sin
ser éstas herramientas de exclusivo uso de un taller de fundición, cabe mencionarlas porque forman
parte de los procesos involucrados en el modelado de piezas escultóricas y también para fundición.
Estecas y vaciadores para modelar arcilla: Son herramientas que facilitan el proceso de
modelado, ahuecado y pulido de la pieza que será modelada en arcilla.
FIG. 20. Herramientas para modelar arcilla
Gubias para tallar madera: Los modelos pueden ser también de madera, por lo que todos los
implementos de un taller de carpintería sirven. Cabe nombrar a las gubias y los martillos o mazos
de madera que servirán para tallar modelos artísticos en madera. Pueden ser de varias formas y
tamaños, dependiendo de la obra: planas, curvas, en vértice, en forma de cuchara, etc.
FIGURA 21. Herramientas para tallar madera
Fuente : Fotografías recuperadas de http://www.formx.es/images/sculpting-tools.jpg
29
PARA EL PROCESO DE ELABORACIÓN DE MOLDES EN ARENA
Mezcladora de arena: Para la preparación de la mezcla de arena requerida para el moldeo, existen
en el mercado las mezcladoras automáticas de arena. Es un molino simple y fuerte, consta de un
tambor, que da vueltas sobre su eje, montado encima de dos ruedas, y, una tapa equipada con las
palas móviles y deflectores. Se baja la tapa e inmediatamente se pone en marcha la mezcladora y se
realiza la mezcla. Cuando se levanta, se para el motor y se traslada el tambor en el lugar de trabajo.
Es apropiado para arenas de moldeo, de silicato y de cualquier tipo de resina. Hay varias
capacidades que van desde 30 a 800 kilos.
FIG. 22. Mezcladora automática de arena
Carretillas y palas: Estos elementos se los utiliza para el movimiento de arena y de piezas. La pala
es una alternativa de bajo costo para la mezcla y preparación manual de la arena para el moldeo; sin
embargo en casos industriales se usa aparatos automáticos.
FIGURA 23. Carretillas y palas
Cajas de moldeo: Sirven para contener la arena del molde, son muy importantes en el proceso de
fundición. También se las conoce como bastidores, tienen diferentes dimensiones y formas,
dependiendo del tipo de pieza a fundir. Pueden ser fabricadas de madera, sin embargo en talleres de
fundición de cobre y bronce se emplean cajas de hierro. Están formadas por una parte superior y
otra inferior que tienen clavijas que ayudan a fijar su posición durante el moldeo (figura 24).
30
FIG. 24. Caja de moldeo de hierro
Tamizador o criba: Este utensilio sirve para tamizar la arena sobre los modelos y evitar que en la
caja de moldeo no se introduzcan impurezas o arena apelmazada. Están formados por una malla
metálica de diferentes dimensiones. Dependiendo del tipo del moldeo requerido, la malla del tamiz
será más fina o más gruesa. (figura 25).
FIG. 25. Tamizador para arena de moldeo
Apisonador: Permitirá compactar la arena sobre el modelo y darle contextura a todo el molde en
general. Las formas diversas de sus extremos buscan adaptarse a las diferentes formas de los
modelos. Existen en el mercado apisonadores manuales y neumáticos hechos de metal o madera.
FIGURA 26. Apisonador manual
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez, 2014
Cucharas y agujas de ventilar: Las cucharas se utilizan para arreglar las cavidades generada por
el modelo o los canales por los que fluirá el metal. Las agujas generan los respiraderos que sean
necesarios para permitir la salida de aire atrapado en la cavidad.
FIG. 27. Cucharas y agujas para el moldeo
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez, 2014
31
Trompo: Para facilitar el proceso de verter el metal fundido en la cavidad de arena, el extremo del
bebedero tiene forma cónica. Para lograr esta forma, el trompo se presiona en la boca de la cavidad
que deja el tubo al salir de la arena.
FIG. 28. Trompo
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez
Otros utensilios para el moldeo de arena son la Espátula y regla: El exceso de arena en una caja de
moldeo se elimina con una regla de metal pero para garantizar un buen acople de las dos mitades
del molde en arena, la espátula se utiliza para aplanar la superficie de cada mitad del molde .
Además se utilizan Tubos, que permiten generar las cavidades en la arena y son los que se
convertirán en los bebederos del molde.
FIGURA 29. Tubos, reglas y espátula
En el proceso de elaboración de moldes también puede utilizarse un fuelle de mano o compresor
de aire eléctrico para limpiar los moldes de arena.
PARA EL PROCESO DE FUSIÓN Y COLADO:
Crisoles: Como se describió en el apartado anterior, hay hornos que utilizan crisoles fijos o
móviles. Son recipientes elaborados con materiales refractarios para soportar las altas temperaturas
de fundición donde el metal se deposita al momento de la fusión. Los más comunes están
fabricados con grafito y tienen una forma ovalada como se lo puede observar en la figura 30.
FIG. 30. Crisoles de grafito
32
Tenaza de crisol: Es una herramienta que sirve para sujetar el crisol y sacarlo del horno con el
metal fundido. Por estar expuesta a la alta temperatura del metal en estado líquido, es
recomendable que sea de acero. La forma de la tenaza de crisol se muestra en la figura 31.
FIG. 31. Tenaza de crisol (Duponchelle ,1932).
Abrazaderas para vertido: Sirven para sujetar el crisol para verter el metal en los moldes
directamente. La figura 32 (b) muestra como el crisol es colocado en la abrazadera.
(a)
(b)
FIG. 32. Abrazaderas de crisol
Fuente: (Duponchelle ,1932)/ Maritza Rodríguez
Cazo: Es una herramienta utilizada para recoger el metal en su estado líquido y verter en el molde.
Está fabricado generalmente de acero y se encuentra en el mercado de diferentes capacidades que
van desde miligramos, para el caso de fundiciones pequeñas o joyería hasta 25 kg de metal líquido.
FIG. 33. Cazo (Duponchelle ,1932).
Además podemos mencionar otros utensilios para el proceso de colado como las espumaderas que
sirven para retirar la escoria de la superficie del metal fundido; barra metálica utilizada para
acomodar pedazos de metal dentro del crisol.
33
2.5 El modelo escultórico para la fundición en aluminio
2.5.1 Propiedades de los modelos
Una vez que el escultor tiene diseñado en papel un boceto de la pieza que precisa fundir, se
procederá a la fabricación del modelo. La definición exacta de modelo según Oviedo (2008) es: “El
modelo de una pieza es el objeto o conjunto de objetos que forman un dispositivo que permite
obtener en el molde una huella o reproducción en negativo de la pieza a fundir” (p.30).
El modelo es de mucha importancia en el proceso de fundición de la pieza escultórica y debe ser
una fiel reproducción del modelo original, tanto en medidas como en formas. Sin embargo, debe
cumplir con propiedades determinadas que garanticen un buen acabado. El modelo debe tener las
siguientes características:
a) Facilidad de desmoldeo.- Es importante que el modelo pueda ser separado del molde de
manera fácil sin causar deformaciones en la arena donde quedará copiado el objeto a fundir.
Para cumplir con este objetivo es necesario evitar las contrasalidas6 y dar al modelo un ángulo
de salida. Estas características harán que la estructura de la pieza deba ser levemente
modificada de la original. Por ejemplo, si el modelo tiene una parte rectangular, deberá
reemplazarse por trapecial; una cilíndrica, resultará un cono truncado; un cubo un trapezoide,
etc., Estos pequeños ángulos de modificación son los que se conocen como ángulos de salida y
deberán seguir la dirección en la que se extraerá el modelo con el objeto de no dañar el molde
de arena. La figura 34 muestra un ejemplo de un modelo con formas rectangulares y cómo debe
ser modificado para evitar dañar el molde al momento de la extracción.
Modelo
modificado con
ángulo de
salida
Modelo original con
formas rectangulares
FIG. 34. Modelo modificado con ángulo de salida
Esquema elaborado por la autora
6
Contrasalidas: imposibilidad de extracción de una pieza. Para evitar las contrasalidas es necesario analizar
visualmente la pieza a obtener, para definir la posición en la que debe ser moldeada, evitando el daño al
espacio negativo de la impresión en arena. (Oviedo, 2008).
34
En la figura 35 se observa la modificación de un modelo de forma rectangular con un ángulo
de salida errado, que producirá una contrasalida y por consiguiente el desmoronamiento de
parte del molde de arena.
Modelo
modificado con
ángulo de
salida errado
Modelo original con
formas rectangulares
(contrasalida)
FIG. 35. Modelo con un ángulo de salida errado que producirá contrasalida
Esquema elaborado por la autora
b) Contracción.- La fundición se la realiza con el metal en su estado líquido, y al momento de
ingresar al molde de arena comienza a enfriarse y solidificarse. Debido a que el aumento de
temperatura dilata las moléculas de los cuerpos así como el enfriamiento los contrae, la pieza a
fundir tendrá diferencia de tamaño con respecto al modelo. Es por esta razón que para que la
pieza tenga las medidas adecuadas, el molde que recibe el metal fundido debe tener
dimensiones mayores. La proporción de aumento está determinada por los niveles de
contracción de los distintos metales. Para el caso del aluminio y sus aleaciones, las piezas
macizas pequeñas tienen una contracción lineal de 13 a 15 milímetros por metro, las piezas
medianas de 12 a 13 milímetros por metro y las piezas grandes de 11 a 12 milímetros por
metro, lo que significa que habrá una reducción de la pieza entre 0.5 y 1 por ciento del tamaño
del modelo. En la tabla 1 se muestra los valores de contracción de las aleaciones más utilizadas
en fundición.
ALEACIÓN
PORCENTAJE DE
CONTRACCIÓN
Fundición gris
0.5 a 1.2
Fundición blanca
1.2 a 2.0
Acero
1.5 a 2.0
Bronce con estaño
0.8 a 2.0
Latón
0.8 a 1.8
Aluminio
0.5 a 1.0
TABLA 1. Porcentaje de contracción lineal de fundición de diferentes aleaciones (Oviedo,2008)
35
c) Pandeo.- Cuando el modelo tiene superficies planas, se produce una deformación al momento
de la solidificación de la pieza, lo que da como resultado un pandeo final. Para evitar este
fenómeno, es necesario producir un pandeo inverso en el modelo, de tal manera que con la
deformación posterior al enfriamiento, la pieza obtenga líneas rectas.
d) Labrado final.- Algunas piezas no son utilizadas directamente luego del proceso de fundición,
sino que requieren de un trabajo posterior de maquinado para el caso de acabados con abración.
En este caso se requiere de un sobredimensionamiento de esas zonas que serán trabajadas. Este
exceso en las dimensiones debe estar tomado en cuenta en el modelo.
2.5.2 Materiales para la obtención de modelos de fundición
Los modelos pueden ser construidos en diferentes materiales, dependiendo del tipo de producción,
el número y el tipo de piezas que se requiera producir. Todos los modelos a excepción de los
modelos gasificables, generalmente se hacen en varias piezas. A continuación se describe las
características de los modelos según los materiales en los que son elaborados:
a) Modelos de madera: se caracterizan por ser de fabricación rápida, tienen la capacidad de
retención de barnices y pinturas, son de bajo costo. Sin embargo son sensibles a la acción
atmosférica, por lo que pueden deformarse. Son adecuados para el moldeo de pocas piezas.
b) Modelos metálicos: sirven para la producción de piezas en gran escala; generalmente son
elaborados en latón, aluminio y aleaciones. Se caracterizan por ser durables, no se deforman y
su superficie es muy lisa.
c) Modelos de plástico: son altamente resistentes a la corrosión. Tienen menos masa, son ligeros
y de tienen mayor resistencia que los modelos de madera. Son construidos con resinas
epóxicas, poliéster, polietileno, polivinilcloruro. Son poco utilizados en nuestro país.
d) Modelos perdidos: se los utiliza por una sola vez. Los modelos de cera perdida se
caracterizan por su gran precisión y excelente acabado superficial. Se utilizan generalmente
para la producción de piezas pequeñas y complejas.
e) Modelos gasificables: Son también modelos perdidos, pues se los utiliza una sola vez.
Producen un buen acabado superficial y se caracterizan porque el modelo no se extrae del
molde sino que se gasifica cuando ingresa el metal fundido. Generalmente están elaborados de
36
poliestireno expandido (EPS) que es un material plástico, espumado y rígido que tiene la
propiedad de gasificarse a temperaturas superiores a 80oC, lo que resulta óptimo para la
fundición. (Lozano Rodríguez, 2012). En nuestro medio se lo conoce como espumaflex.
2.5.3 Proyecto y diseño
Esta investigación aporta al campo del conocimiento técnico de nuestra facultad en la realización
de obras escultóricas fundidas en aluminio. Para introducirnos de manera práctica en el proceso de
fundición en aluminio aplicado a la escultura hemos desarrollado dos piezas de figura humana
estilizadas, cuya composición conforma una pareja. Las dos piezas serán modeladas en arcilla, para
obtener los modelos, que servirán para la elaboración de los moldes de yeso cerámico y se las
fundirá en aluminio empleando el proceso de arena refractaria.
Puesto que se trata de la creación de un producto artístico y no industrial, los mismos modelos de
arcilla nos servirán, para que, una vez vaciados y preparados, entren al horno eléctrico, para
obtenerlos como piezas cerámicas. Este proceso se lo realiza en razón de que la obra podrá ser
presentada en diversas composiciones, donde se alterna una pieza en aluminio y otra en cerámica.
2.5.4 Fabricación del modelo
En el apartado 2.5.2 se describieron los diferentes materiales que son utilizados en la producción de
modelos para fundición. Estos materiales se enmarcan principalmente dentro de la producción
industrial, pero también pueden ser utilizados en la producción artística. El material mejor utilizado
en el modelado de piezas escultóricas para su reproducción en cualquier medio, sea cerámico o
metálico, ha sido desde la antigüedad la arcilla, debido a su característica de maleabilidad. En la
actualidad existen comercialmente otros productos que podrían sustituirla como las pastas
sintéticas y plastilinas.
Preparación de la arcilla: En nuestro caso de estudio, se utilizó la arcilla para la fabricación del
modelo. Se utilizó una pasta elaborada con una mezcla de 60 % de arcilla roja, 38 % de arcilla
blanca y, 2% de chamota roja fina. Para obtener una arcilla manejable y lista para trabajar se
observaron los siguientes pasos: (Figura 36)
1. Cortar la arcilla de un tamaño que sea manejable para trabajar.
2. Empujar la arcilla hacia abajo y hacia afuera formando un rectángulo grueso.
3. Tirar hacia arriba el extremo más lejano y doblar hacia usted en posición vertical.
4. Presionar esta parte hacia abajo sobre el extremo cercano, empujar.
5. Girar a 90 º y aplanar, repetir esta acción hasta que la pasta esté bien mezclada.
37
FIG. 36. Pasos de la preparación de arcilla para el modelo
Fuente: http://ceramicdictionary.com
Modelado en arcilla: Existen varias técnicas para el modelado en arcilla, que dependerán del
tamaño y el uso que se va a dar a la pieza modelada. Solo como referencia nombraremos algunas
de las más utilizadas en la elaboración de esculturas o modelos: (Waite Brown, 2007).
a) Modelado hueco: Es una técnica utilizada para la elaboración de esculturas de arcilla vacías
por dentro, sin ningún tipo de soporte interior. Se las hace con placas de arcilla y es utilizada
para piezas de gran tamaño, puesto que aliviana el peso de la pieza.
b) Modelado sólido: Es un proceso de adición en el que el volumen de la escultura se desarrolla
dando forma y añadiendo material, manipulándolo con las manos y los dedos para darle el
aspecto deseado, y definiendo luego la silueta con espátulas. Se las utiliza para piezas
pequeñas. Un modelado sólido también puede ser realizado con cera.
c) Modelado con armazones: El modelado con armazones implica colocar un alma, que
generalmente puede ser de alambre o acero, para dar la guía inicial del modelado en arcilla. Es
utilizado generalmente para piezas de gran tamaño o con formas intrincadas. Las piezas
modeladas con armazones pueden servir para hacer moldes.
d) Modelado de superficies: En una pieza escultórica, las superficies y texturas son tan
importantes como las siluetas y la forma, por lo que modelar texturas en superficies de arcilla
implica usar los dedos, espátulas de modelar o cualquier objeto que nos pueda dar los efectos
de textura requeridos. El modelado de superficies es un complemento del modelado sólido o
hueco, puesto que puede para los acabados finales del modelado.
Para nuestro caso, una vez homogenizados y amasados los ingredientes anotados en la preparación
de la arcilla, se procedió a un modelado sólido con la arcilla preparada. La figura 37 muestra el
proceso de elaboración del modelo de la figura masculina
38
FIG. 37. Realización del modelo en arcilla
Características del modelo: Como se describió en la sección 2.5.1, los modelos que serán
utilizados para la creación de moldes para fundición, deben cumplir con ciertas características. Por
lo que los modelos creados fueron elaborados tomando en cuenta la contracción y la facilidad de
desmoldeo. Así, dado que el aluminio fundido tiene un porcentaje de contracción del 0.5% al 1% al
momento del enfriamiento, el modelo fue construido con 1 cm de volumen adicional. Para evitar
las retenciones, se modificó el modelo, dándole pequeños ángulos de salida. En la figura 38 se
observa un detalle de los modelos terminados que fueron cocidos en horno cerámico eléctrico de la
Facultad de Artes de la Universidad Central del Ecuador.
FIG. 38. Detalle de los modelos.
Fuente: fotografías Maritza Rodríguez, 2014
39
CAPÍTULO III
EL PROCESO DE FUNDICIÓN CON ARENA REFRACTARIA
3.1 Arenas de moldeo y sus características generales
Las arenas de moldeo se encuentran en la naturaleza y están formadas principalmente de Sílice
(SiO2) que se forma por la desintegración de rocas en largos períodos de tiempo. Para Gerling
(1979) la arena de moldeo
…es una mezcla natural de granos de cuarzo y arcilla. El cuarzo es un sólido difícilmente
fusible. Según el tamaño del cuarzo, la arena puede ser de grano grueso o fino. La arcilla
adquiere propiedades aglomerantes al absorber el agua. Sirve por lo tanto como
aglomerante, y hace que los granos de cuarzo se adhieran unos a otros… (p. 12).
A pesar de que la arena de sílice es la más abundante en la naturaleza, existen otros tipos de arenas
descritas en la investigación de Lozano Rodríguez (2012) y que son también utilizadas para la
elaboración de moldes de arena: arena de circonio, arena de cromita, arena de olivino, arena
cerabeads, arena beauxita y arena arebond. Cada una de ellas con características diferentes y que
son utilizadas en la industria dependiendo de la pieza y el metal que se requiera fundir.
De manera general las arenas de moldeo deben tener las siguientes características (Gerling, 1979):
a) Plasticidad: la arena debe amoldarse o llenar los diferentes contornos del modelo. La
plasticidad depende del tamaño y forma del grano de la arena utilizada.
b) Permeabilidad a los gases: Es la propiedad que permite la evacuación de los gases que
desprende el metal al introducirse y enfriarse en el molde.
c) Poder refractario: También conocida como resistencia termoquímica, es la propiedad de
soportar altas temperaturas sin reblandecerse ni fundirse durante la colada resistiendo el choque
térmico.
d) Estabilidad de forma: La arena de moldeo debe tener la propiedad de adoptar una forma
estable y resistir los esfuerzos mecánicos al que será sujeta al momento de transportar el molde
para la colada.
40
3.2 Preparación de la arena o mezcla de moldeo
La preparación de la arena para el moldeo es de mucha importancia en el proceso, puesto que de
ella depende la calidad del producto final. Las recetas de mezclas de arena son muy antiguas y en la
actualidad siguen siendo fundamentales en el proceso de producción de piezas fundidas.
FIG. 39. Arena de moldeo
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez, 2015
Duponchelle (1932) en el Manual del Fundidor de Metales, dice que la composición de la arena de
moldeo es extraída de canteras naturales y constituye un material mineral compuesto de 84 a 95 por
ciento de sílice (SiO2) y de 16 a 5 por ciento de alúmina (Al2O3), con pequeñas cantidades de
magnesia, cal, potasa y óxidos metálicos, sobre todo óxido de hierro. Se caracteriza por ser muy
fina y suave al tacto. Su grano es de tamaño variable de 0.05 a 2 milímetros. Depende el tipo de
grano utilizado para obtener piezas con mayor o menor rugosidad en la fundición.
En nuestro país, la arena para moldeo es preparada adicionando un aglutinante que, generalmente
es la bentonita7 (arcilla de grano muy fino) y que tiene la función de unir los granos de arena,
proporcionando a la mezcla del moldeo mayor resistencia, plasticidad, poder refractario y
permeabilidad. La arena de fundición o mezcla de moldeo en el Ecuador se prepara con un 90 por
ciento de arena sílice (SiO2, óxido de silicio) de un tamaño de grano menor a 2 mm y superior a
0.05 mm, 8 % de arcilla bentonita y 2 % de agua como aglutinante. Oviedo (2008) clasifica a las
mezclas de moldeo según varios aspectos: por su utilización, por el estado del molde y por la clase
de arena utilizada en la mezcla como se observa en la tabla 2.
7
El término "bentonita" fue aplicado por primera vez por el geólogo norteamericano Knight en 1898, a una
clase de arcilla muy particular que tenía propiedades jabonosas, que poseía una gran plasticidad y era
altamente coloidal. Esta arcilla procedía de la Formación Benton Shale, en el Cretácico de Wyoming, USA,
de ahí su nombre. (Hevia, 2007).
41
FIG. 40. Bentonita (Hevia, 2007)
a) Arena de contacto: Es la que se apisona contra la cara del modelo y una vez que este se extrae
será la capa interna del molde. La mezcla de contacto se aplica en el modelo después de su
compactación y es una capa de 15 a 100 milímetros de espesor.
b) Arena de relleno: Esta arena es la que procede de los moldes ya colados y que se vuelve a
reutilizar después de preparada para rellenar el volumen restante de la raya del moldeo.
c) Arena en seco: es aquella a la que se le ha eliminado toda la humedad antes de realizar la
colada.
d) Arena en verde: Es una arena sintética que está formada generalmente por arena de sílice,
bentonita que constituye el aglomerante arcilloso que le proporciona cohesión, agua y aditivos
como el polvo de carbón para contrarrestar el ataque químico y térmico del metal líquido.
e) Arenas naturales: Se encuentran en la naturaleza y están formadas por granos de cuarzo
(bióxido de silicio) que es un material altamente refractario, arcilla que es el aglomerante y
agua. (Lozano Rodríguez, 2012).
f) Arenas sintéticas: Compuestas artificialmente por materiales como cuarzo y polvo de carbón;
no contienen naturalmente arcilla y son las que actualmente utiliza la industria por su calidad y
precisión.
POR SU UTILIZACIÓN
De contacto
POR EL ESTADO DEL
MOLDE
En seco
POR LA CLASE DE
ARENA
Naturales
De relleno
En verde
Sintéticas
TABLA 2. Clasificación de las mezclas de moldeo según Oviedo (2008)
3.3 El moldeo
3.3.1 Aspectos generales
Dentro del proceso de fundición en arena, la elaboración del molde también se conoce como
moldeo. Es la etapa más importante del proceso por lo que se debe tener especial cuidado en su
producción. El moldeo es la reproducción en negativo de la pieza modelo en donde se vaciará el
42
metal líquido, que al solidificarse, adquirirá la forma del modelo. Hay dos maneras de realizar los
moldes de arena:
a) Moldeo a mano. Utilizado para piezas de prueba, reparación o producción unitaria. Todos los
pasos del molde se realizan manualmente.
b) Moldeo Mecánico. Todas las operaciones, especialmente el apisonado de la arena y la
extracción del modelo se realizan con maquinaria especializada que mejora el tiempo de
ejecución del molde haciendo el proceso más rápido y productivo. Se lo utiliza en los talleres
de fundición de producción en serie y a gran escala.
Actualmente existen máquinas para moldear que realizan total o parcialmente el ciclo de
operaciones del moldeo. Estas máquinas automáticas clasifican y cargan la arena, retiran el modelo
y cierran las cajas dejándolas listas para la colada. Las máquinas automáticas y semiautomáticas
para moldear son generalmente utilizadas en la industria automotriz.
FIG. 41 Moldeo a mano y moldeo mecánico
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez / http://www.fundicionesinfiesta.com
Existen varios tipos de moldeo utilizados en la industria de acuerdo con la forma de la pieza que se
desea fabricar. Sin embargo, para este caso, describiremos únicamente dos tipos de moldeo:
a) Moldeo abierto: La huella o molde de arena en el cual se verterá el metal líquido se realiza en
el suelo de arena quedando la cara superior de la pieza al aire. Generalmente la cara superior de
la pieza queda irregular. Este moldeo es utilizado para los lingotes de fundición, los armazones
para moldes, etc. (Conde Merlo y Morales Onofre, 2005).
FIG. 42. Colada de metal en molde abierto
Fuente: Galería de fotos empresa FADEMESA,Fundición
artística en Bronce, Madrid
43
b) Moldeo en caja: Las cajas de moldeo o bastidores utilizados para el moldeo en caja, son
marcos de madera, aluminio o acero generalmente de forma rectangular y dimensiones variadas
que serán las que contendrán la arena del molde. Las cajas son las que delimitan la superficie
de arena en la cual se realizará el moldeo, permitiendo de esta manera el ahorro de material.
Este procedimiento se utiliza para el caso de piezas de tamaño mediano o pequeño. En la
mayoría de los casos basta con dos cajas de moldeo, sin embargo en piezas de mayor
complejidad pueden utilizarse tres o más cajas. El molde se aglutina generalmente en dos semicajas, por la compactación de la arena alrededor del modelo.
3.3.2 Proceso de elaboración del molde de arena
Las fases que constituyen el moldeo de arena, las desarrolla Gerling (1979), en su libro de consulta
acerca de los procedimientos de fabricación “Moldeo y Conformación” y las hemos probado de
manera práctica en el taller de fundición de la Escuela Politécnica Nacional:
1) Colocar la mitad del modelo en la caja del
moldeo inferior tomando en cuenta una distancia
de 5 cm. de cada una de las paredes de la caja.
FIG. 43.
2) Tamizar una capa de arena de moldeo sobre el
modelo hasta que lo cubra completamente por
encima (2 cm por encima)
FIG. 44.
44
FIG. 45.
3) Compactar la arena alrededor del molde con presión uniforme. Añadir encima
arena de relleno en capas y apisonarla hasta que llegue al ras de la caja.
4) Invertir la caja inferior, alisar la superficie
de separación y recubrirla con arena fina y
suelta para evitar que se adhiera la arena al
preparar la caja superior.
FIG. 46.
5) Colocar la mitad superior del modelo y la caja
superior. Colocar los modelos para el bebedero y
la mazarota. Adicionar arena de moldeo y de
relleno igual que en el punto 2 y 3 y perforar los
orificios para la evacuación de gases o
respiraderos. Retirar los modelos del bebedero y
la mazarota.
FIG. 47.
45
6) Levantar e invertir la caja superior. Golpear
levemente el modelo para soltarlo sin dañar el molde
de arena y extraer el modelo.
FIG. 48.
7) Elaborar las entradas en la caja superior y
el canal de alimentación
FIG. 49.
8) Molde de arena listo para la colada.
FIG. 50.
Fuente: Fotografías Maritza Rodríguez, 2015
Una vez que se ha extraído el modelo del molde se pueden hacer pequeños retoques antes de cerrar
el molde para la colada. Si la pieza que se requiere fabricar es hueca, es necesario tener un molde
macho que deberá ser colocado en el molde antes de la colada para evitar que el metal rellene esos
espacios.
46
3.3.3 Proceso alternativo de fundición en moldes de yeso
Hoy en día existen procesos alternativos para la fundición que son tan versátiles como el moldeo en
arena y han sido desarrollados para cumplir necesidades especiales. La diferencia entre estos
métodos radica en la composición del material del molde, en el método de fabricación del molde o
en la forma como se hace el modelo. En este apartado sólo se mencionarán algunas de estas
alternativas, para conocimiento general, dando una pequeña explicación de cada una según lo
referido por Groover (2010); sin embargo hemos probado con el proceso alternativo de fundición
en moldes de yeso para realizar una pieza escultórica de este trabajo.
Moldeo en concha: Es un proceso de fundición donde el molde es una concha delgada de
aproximadamente 3/8 de pulgada, realizada en arena aglutinada con una resina termofija. Fue
desarrollada en Alemania durante los años cuarenta del siglo XX.
Moldeo al vacío: Es una modificación del moldeo en concha, también conocido como proceso-V y
utiliza un molde de arena que se mantiene unido por presión de vacío en lugar del aglutinante
químico por lo tanto, el término vacío se refiere a la manufactura del molde mas no a la operación
de la fundición en sí. Se lo desarrolló en Japón en los años setenta del siglo XX.
Moldes de yeso: Los moldes de yeso para fundición, son similares a los moldes de arena
refractaria. La diferencia radica en que el molde está hecho de yeso en lugar de arena. Al yeso se lo
mezcla con elementos como talco y arena de sílice para controlar la contracción y el tiempo de
fraguado, reducir los agrietamientos e incrementar la resistencia del molde.
Para fabricar el molde se mezcla el yeso con agua, y se lo vacía en una caja en donde previamente
se habrá colocado el modelo (en nuestro caso fue un modelo de arcilla como se explicó en la
sección 2.5.4.1), se lo deja fraguar. La consistencia permite que la mezcla de yeso fluya fácilmente
alrededor del modelo, copiando todos los detalles y el acabado de la superficie, lo que constituye
una ventaja de las fundiciones hechas en molde de yeso, puesto que la copia del modelo es de alta
calidad.
Luego de colocar el yeso en el molde, se deja fraguar por al menos 20 minutos, antes de sacar el
modelo y, posteriormente se deja secar. El proceso de secado, puede ser realizado usando un
proceso de cocción en una estufa a temperatura muy baja (30 oC) por algunas horas, o también el
secado al medio ambiente por varios días. Para el caso de secado en estufa, existe la posibilidad de
que el molde pierda resistencia cuando el yeso se deshidrata o caso contrario, la humedad
remanente puede causar defectos al momento de la colada. Es por esto, que es necesario encontrar
un balance entre estas alternativas de secado.
47
Los moldes de yeso no son permeables, limitando el escape de los gases de la cavidad del molde.
Este problema puede resolverse evacuando el aire de la cavidad del molde antes de vaciar, batiendo
la mezcla de yeso antes de hacer el molde, para que el yeso fraguado tenga pequeños poros
dispersos y, usando composiciones especiales de la mezcla de yeso para mejorar la permeabilidad
del molde.
Los moldes de yeso no pueden soportar temperaturas tan elevadas como los moldes de arena, por lo
tanto están limitados a fundiciones de bajo punto de fusión como el aluminio, magnesio y algunas
aleaciones de cobre. Son usados en la industria para la producción de moldes de metal para
plásticos y hule (calzado por ejemplo), impulsores para bombas y turbinas, partes y piezas de la
industria mecánica y automotriz cuyas formas son complicadas, etc.
El tamaño de las piezas que se funden con moldes de yeso pueden variar desde pocos gramos, hasta
varios cientos de kilos, sin embargo las más comunes son las piezas fundidas hasta de 10 kilos. Se
caracterizan por tener un buen acabado superficial y precisión dimensional.
Para fabricar el molde de yeso, en nuestro caso, se utilizó una preparación con los elementos
mostrados en la tabla 3. El secado se lo realizó a temperatura ambiente por 3 semanas y
posteriormente se puso por 3 días en una estufa a 30 oC, para garantizar la extracción completa de
la humedad del molde.
COMPONENTE DE LA MEZCLA PORCENTAJE
Yeso odontológico
20%
Yeso cerámico
30%
Sílice
35%
Yeso reciclado
15%
TABLA 3. Composición del yeso para el molde
El yeso reciclado que se hace referencia en esta tabla, son los restos de yeso de otros moldes que
han sido elaborados con una composición similar a la descrita, en donde predomina el sílice. Si no
se dispone de este componente, se debe sustituir por una mayor cantidad de sílice, para obtener una
mezcla refractaria.
Cabe señalar en esta fase, que el proceso de secado que se utilizó, no dio buen resultado, pues al
realizar la colada, hubo un choque térmico que evidenció humedad en el molde. Por esta razón, se
requiere de un secado en estufa lento, con un aumento gradual de temperatura, desde 30 oC hasta
48
aproximadamente 800oC, según la recomendación del personal del laboratorio de fundición de la
Facultad de Ingeniería Mecánica de la Escuela Politécnica Nacional de Quito.
Las figuras 51, 52, 53 y 54 muestran parte del proceso realizado para la creación de nuestro molde
de yeso. El molde fue realizado en el taller de cerámica de la Facultad de Artes de la Universidad
Central del Ecuador.
FIG. 51. Preparación de la caja para el molde de yeso
FIG. 52. Preparación de la mezcla de yeso
FIG. 53. Colocación del modelo dentro de la caja
49
FIG. 54. Molde de yeso fraguado
Fuente: Fotografías Maritza Rodríguez, 2015
3.3.4 Proceso de fundición con poliestireno expandido y arena refractaria
Uno de los materiales innovadores de la industria utilizados para la elaboración de modelos de
fundición es el poliestireno expandido (EPS), como fue descrito en el apartado 2.5.2. El uso de
modelos de poliestireno expandido, es otra alternativa para el proceso de fundición con arena
refractaria que resulta de fácil aplicación puesto que el modelo no necesita ser extraído del molde
de arena ya que el material de plástico del modelo se evapora. Por tratarse de un proceso con molde
de arena, usa mazarotas y bebederos que deberán ser elaborados del mismo material (EPS).
Los pasos a seguir en el proceso de fundición con poliestireno expandido son:
1. Tallar el modelo de un bloque de espuma de poliestireno expandido.
2. Pegar con goma blanca el bebedero y la copa de colada, al modelo de espuma de poliestireno.
3. Recubrir el molde con una papilla refractaria que generalmente está hecha con arena sílice de
contacto y agua.
4. Colocar el modelo de EPS en la caja del molde, donde previamente se habrá colocado una capa
de arena de relleno.
5. Compactar la arena alrededor del molde hasta que el modelo haya sido cubierto completamente
por la arena.
La figura 55, muestra un detalle de los modelos de poliestireno expandido realizados para nuestro
caso de estudio.
FIG. 55. Modelos de EPS
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez, 2015
50
Para una mejor comprensión del proceso de fundición con poliestireno espandido se presenta un
esquema elaborado por Groover (2010) en la figura 56. La mayor ventaja de este proceso es que el
modelo no necesita removerse del molde de arena, lo que simplifica y facilita la fabricación del
molde; sin embargo la desventaja del proceso radica en que para cada fundición se debe realizar un
nuevo modelo ya que el modelo plástico desaparece por la colada del metal.
( a)
(b)
( c)
FIG. 56. Proceso de fundición con EPS:
(a).El modelo de EPS se recubre con componente refractario; (b) el modelo se coloca en la
caja del molde y se compacta la arena alrededor de éste; (c) se vacía el metal fundido en la
parte del modelo que forma la copa y el bebedero.(Groover, 2010).
3.4 Fusión y colada
3.4.1 Fusión
Los procedimientos de fusión dependen del tipo de aleación o metal a fundir, puesto que cada
metal tiene diferentes características. Nuestro caso de estudio es el aluminio, por tal razón nos
referiremos a las características de la fusión del aluminio y sus aleaciones.
Según recomienda Duponchelle (1932), el aluminio debe ser tratado en un crisol de grafito. La
mejor manera de operar es no activar la fusión; sino por el contrario, es necesario cerrar los
registros de los hornos y evitar el recalentamiento, de lo contrario el metal se cristalizará al
momento de enfriarse. El autor sugiere el siguiente procedimiento para el tratamiento de fusión del
aluminio:
1)
Se coloca unos pedazos de aluminio en el crisol y cuando ha comenzado a fundirse se
añade más material poco a poco hasta conseguir que el aluminio fundido llene el crisol. Se
recomienda siempre fundir la cantidad máxima que soporte el tamaño de crisol que se utilice, de
esta manera se ahorra la energía utilizada para calentar el horno. Se agita el material con la
espumadera o una barra de hierro.
51
2)
Cuando el aluminio fundido esté bastante caliente, al punto de no adherirse al hierro de la
espumadera, está listo para retirarlo del fuego, retirar la escoria y colarlo. Es necesario evitar que el
hierro de las herramientas con las que se manipula el aluminio, se pongan al “rojo vivo”, pues esto
causaría que pequeñas cantidades de hierro o acero se fundan y contaminen la pureza del aluminio,
mermando su ductilidad y maleabilidad. Si mientras se agita el aluminio una varilla de hierro llega
a ponerse al rojo vivo, es necesario dejarla enfriar y servirse de otra más fría para continuar con el
trabajo.
3)
Los crisoles utilizados para fundir el aluminio pueden ser de cualquier material observando
siempre que no se recaliente el metal, por esta razón es conveniente utilizar crisoles revestidos de
una pasta de carbón y un óxido como la magnesia o alquitrán.
FIG. 57. Fusión del aluminio en horno de crisol a gas
Fuente: Fotografía Maritza Rodríguez, 2015
En el taller de fundición de la EPN, realizamos el procedimiento de fusión del aluminio en un
horno de crisol a gas, con una capacidad de 9kg. Una vez que el metal se encuentra en estado
líquido, añadimos 25 gr. de bórax8, con el objeto de evitar porosidad en la pieza.
3.4.2 Colada
Es el vertido del material fundido en el molde. La entrada del metal fundido hacia la cavidad del
molde se realiza a través del bebedero y el canal de alimentación. Los gases y vapores generados
durante el proceso de colada son eliminados por la arena permeable. El proceso de colada o
vaciado es similar para cualquier metal que se encuentre en estado líquido después de la fusión y
debe ser continuo. Los pasos generales son:
a)
Eliminación de las impurezas que flotan en la superficie del metal o también llamada escoria
utilizando una espumadera (figura 58 (a)).
8
Bórax: Es un compuesto blanco cristalino que consiste en una sal de sodio hidratado borato, que se
presenta como un mineral o se preparan a partir de otros minerales, y que se utiliza sobre todo
como fundente, agente de limpieza y agua suavizante ,y como conservante.
52
b) Extracción del crisol del horno con tenazas (figura 58 (b)).
c) Colocación del crisol con el metal fundido en las abrazaderas para el vertido (figura 58 (c)).
d) Colado del metal en el molde de arena (figura 58 (d)).
( a)
( b)
(c)
(d)
FIG. 58 Pasos de la colada de aluminio en molde de arena
Fuente: fotografías Maritza Rodríguez, 2015
Para este trabajo se realizó una modificación en la colada del molde de yeso. Se colocó el molde de
yeso dentro de una caja de arena con el objeto de obtener mayor refractariedad en el molde. Se
rellenó con arena alrededor del molde de yeso y se la apisonó hasta el raz de la caja, dejando al
descubierto solo el orificio por donde se vertirá el aluminio líquido como lo muestra la figura 59.
Se coló el metal de la misma manera que en el molde de arena. La colada del aluminio en el molde
de yeso y caja de arena se muestra en la figura 60.
FIG. 59. Preparación para la colada en molde de yeso y caja de arena
53
FIG. 60. Colada en molde de yeso y caja de arena
Fuente: Fotografías Maritza Rodríguez, 2015
En el proceso de fundición con modelo de poliestireno expandido, es importante señalar que el
vaciado debe ser rápido para evitar la combustión del plástico que podrá dejar residuos carbonosos.
Es este caso los gases producto de la vaporización del material, son manejados hacia fuera a través
de la arena permeable o respiraderos que deberán ser adicionados al modelo, si el tamaño de la
pieza es muy grande o voluminosa.
3.5
Solidificación y enfriamiento
La solidificación es la etapa que involucra el regreso del metal fundido al estado sólido por su
enfriamiento. El proceso de solidificación difiere dependiendo si se trabaja con un metal puro o una
aleación, puesto que el metal puro se solidifica a una velocidad constante, mientras que la aleación,
se solidifica a temperaturas variables, dependiendo de la composición de la aleación.
Se trata de una etapa crítica en el proceso de fundición, puesto que un enfriamiento excesivamente
rápido puede provocar tensiones mecánicas en la pieza, en incluso la aparición de grietas; mientras
que, si es demasiado lento disminuye la productividad de la producción de piezas. En la figura
61(a) podemos observar una pieza en forma de zapato femenino, que fue fundida utilizando un
molde de yeso colocado en una caja de arena refractaria y que tuvo como resultado el agrietamiento
de la pieza. En este caso, se evidenció que el molde de yeso no estuvo completamente seco o
precalentado antes de la colada, lo que causó un drástico cambio térmico que produjo la
irregularidad en la producción de la pieza. La figura 61 (b), en cambio, es una prueba, con el
mismo molde de yeso, pero tomando la precaución de precalentar el molde antes de la colada, lo
que produjo un resultado más satisfactorio.
La duración del enfriamiento depende del tamaño y espesor de la pieza. Las piezas pequeñas y
delgadas pueden tener una solidificación de apenas algunos minutos, mientras que las piezas
medias deben tener un reposo de algunas horas.
54
(a)
(b)
FIG. 61. Solidificación y enfriamiento de las piezas
Fuente: Fotografía Maritza Rodríguez, 2014
3.6
Desmolde
Cuando la pieza se ha solidificado y enfriado hasta el punto de poder ser manipulada sin peligro, se
procede al desmolde, que consiste en extraer la pieza del molde. Para realizar esta operación se
levanta la caja superior y se destruye el molde de arena con martillos o barras adecuadas. Es
importante anotar que toda la arena procedente del desmolde es cien por ciento reciclable para la
construcción de nuevos moldes, de ahí la razón de la masiva utilización de los moldes de arena;
pues este reciclaje abarata los costos de producción.
El polvo silíceo que se desprende del proceso de desmolde, es nocivo para la salud, por esta razón
es conveniente realizar el desmolde en un ambiente bien aireado, o dotado de aspiradores de polvo
así como también, el personal que realiza este trabajo debe utilizar máscaras adecuadas contra el
polvo.
FIG. 62. Desmolde de la pieza solidificada
Fuente: Fotografías Maritza Rodríguez, 2015
55
3.7 Acabados
La pieza fundida, extraída del molde, se encuentra áspera, tiene incrustaciones de arena, rebabas
que corresponden a las juntas del molde y lleva unidos todavía los bebederos o canales de
alimentación, dependiendo del molde utilizado (Figura 63). Se procede entonces a realizar el
proceso de acabado de la pieza.
Respiraderos
Conductos de alimentación o bebederos
FIG. 63. Piezas después del desmolde de arena
Fuente: Fotografías Maritza Rodríguez, 2015
El acabado es un proceso que consiste en varios pasos independientes de la fundición:

Separación de bebederos

Desarenado

Desbarbado

Soldadura

Acabado final (pulido por abrasión o pulimento)
En la descripción de este proceso se incluirán ejemplos de las herramientas utilizadas para el
proceso de acabados.
a) Separación de bebederos: Es la primera operación a realizar para simplificar los procesos
posteriores, puesto que se tratan de elementos que no forman parte de la pieza definitiva y que
son fruto del proceso de fundición. Los bebederos o conductos de alimentación serán
reciclados para utilizarlos en otras fundiciones. Para realizar el corte de bebederos, respiraderos
y mazarotas se requiere de sierras o cizallas (figura 64). En la figura 65 se observa el corte de
los bebederos de una pieza fundida en aluminio usando una sierra de metal, la pieza está sujeta
en una prensa para evitar que se mueva al realizar la operación de corte.
56
FIG. 64. cizalla manual y sierra de metal utilizadas para extraer los bebederos
Fuente: http://berynca.es/
FIG. 65. Eliminación de bebederos y mazarotas con sierra de metal
Fuente: Fotografía Maritza Rodríguez, 2015
b) Desarenado: Se trata del proceso de extraer todos los residuos de arena que han quedado en la
pieza luego del desmoldeo, hasta dejarla limpia. Para una pieza pequeña, el desarenado se
puede lograr limpiándola a mano con un cepillo con cerdas de metal, un chorro de agua,
cinceles, puntas de acero o barras giratorias (figura 66); sobre todo para aquellas piezas que
tienen orificios interiores. Para piezas de tamaño mayor, se utiliza máquinas que emiten
chorros de agua o aire a presión. Lo importante es que la pieza quede completamente libre de
arena.
FIG. 66. Cepillo para metal, cinceles y puntas utilizadas para el desarenado manual
Fuente: http://www.herramientasdemexico.com
57
c) Desbarbado : Es el procedimiento para eliminar las pequeñas porciones de metal que han
quedado en la pieza luego del desarenado (figura 67). Se utiliza limas o aparatos eléctricos
como el esmeril de mano (amoladora), o esmeril de banco. (figura 68).
FIG. 67. Desbarbado manual de una pieza de aluminio
Fuente: Fotografía Maritza Rodríguez, 2015
FIG. 68. Esmeril de banco, esmeril de mano, limas.
Fuente: http://www.herramientasdemexico.com
d) Soldadura: En ocasiones las piezas fundidas requieren de la reparación de pequeños
desperfectos producidos en el proceso de fundición. La reparación se la realiza con suelda. No
describiremos los aparatos necesarios para soldar, sin embargo mencionaremos los procesos
empleados que son la suelda autógena y la suelda eléctrica de electrodo de tungsteno (GTAW,
por sus siglas en inglés: Gas Tunsten Arc Welding). Las piezas escultóricas de gran tamaño se
las realiza en partes, es allí también cuando necesitan ser soldadas, antes de dar el acabado
final. En nuestro caso se utilizó suelda para rellenar pequeños orificios de las piezas fundidas.
FIG. 69. Soldadura con proceso GTAW
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez, 2015
58
e) Mecanización y acabado final: Es el último paso del proceso y consiste en reducir los
sobrantes de las soldaduras, hasta dejarlas imperceptibles utilizando una amoladora o esmeril
en un proceso similar al desbarbado. Luego se inicia con el pulido, que dependiendo de la
textura o brillantez que el artista le quiera dar a la pieza sigue diferentes procesos. Para un
acabado como el de la figura 70, se requiere de un proceso de lijado muy cuidadoso. A
continuación se describe el proceso general de lijado según la experiencia descrita por los
técnicos de la Escuela Politécnica Nacional:
FIG. 70. Escultura femenina, pieza fundida en aluminio por Hylda Lucena artista
contemporánea brasilera
Fuente: fotografías recuperada de: http://www.formasdofogo.com.br
1) Lavar la pieza de aluminio con un detergente líquido para remover cualquier residuo,
haciendo más fácil el proceso de pulido. Dejar que la pieza se seque completamente.
2) Limpiar el aluminio con diluyente de pintura (conocido como paint thinner por su nombre
en inglés). Esto lo prepara para el lijado. Verter diluyente de pintura en un lienzo limpio y
limpiar el aluminio haciendo pequeños círculos. Enjuagar la pieza con agua limpia.
3) Lijar la pieza usando lija de agua de grano 320. Mojar la lija y la pieza de aluminio y
comenzar a lijar. Es necesario asegurarse de lijar toda la superficie.
4) Continuar lijando usando el mismo método con la lija en un grano de número más elevado.
Por ejemplo, usar una lija grano 400, después una de grano 600 seguido de una de grano
800, entonces una de 1200 y finalmente usar una lija de grano 2000. Con cada nuevo
grano, se debe remover todas las marcas dejadas por la lija del grano anterior. Para cuando
se use la lija grano 2000, la pieza debe estar muy suave.
59
5) Pulir el aluminio usando una almohadilla de pulido y la pasta color marrón9. Usar siempre
movimientos circulares. Después de pulir usando el compuesto marrón, se vuelve a pulir
usando una almohadilla limpia y la pasta roja10.
6) Finalmente limpiar el aluminio con una franela o un pedazo de gamuza. Esto eliminará las
huellas dactilares y las manchas.
Si bien el proceso anteriormente descrito es para realizarlo a mano, sin duda podemos emplear la
ayuda de máquinas de abrasión para acelerar el proceso. Así, podríamos utilizar un taladro y
máquina de lijar eléctrica, donde adaptaremos las lijas con la ayuda de un plato con velcro para
colocar discos de pulido al taladro, siempre y cuando los detalles de la pieza nos permitan utilizar
herramientas eléctricas. Para detalles pequeños se realizará de manera manual. En la figura 71
podemos observar algunas herramientas eléctricas y sus aditamentos especiales que sirven para el
proceso de pulido de piezas de aluminio fundido.
FIG. 71. Herramientas eléctricas utilizadas para el proceso de pulido y acabado de piezas de
aluminio fundido.
Fuente: http://www.herramientasdemexico.com
Para nuestro caso se utilizó un proceso de pulido mixto: a mano y con herramientas eléctricas como
el esmeril de mano y taladro con lijas de granos crecientes que fueron desde la número 60, hasta la
lija de grano 2000 para probar el procedimiento descrito y se obtuvo el resultado mostrado en la
figura 72. Varias de las piezas fueron acabadas con diferentes texturas (figura 72 d).
9
Pasta color marrón: Es una pasta de abrasión intensa, con un acabado semibrillante. Se utiliza para pulido
grueso de materiales no ferrosos como: bronce y aluminio.
10
Pasta color roja: Es una pasta para acabados finales.
60
( a)
(b)
( c)
(d)
FIG. 72. Acabado final de piezas de aluminio
Fuente: fotografías Maritza Rodríguez, 2015
61
3.8
Defectos en el proceso de fundición
Hemos considerado importante revisar las diferentes contingencias que pueden aparecer en un
proceso de fundición de aluminio con arena refractaria, las cuales hemos experimentado en las
diferentes pruebas realizadas para el conocimiento del proceso a lo largo de esta investigación
técnica. Estas dificultades son claramente descritas por Groover (2010) y podemos resumirlas así:
a) Llenado incompleto: Es un problema de fundición que ocurre cuando la pieza se solidificó
antes de completar el llenado de la cavidad del molde. Son causales de este defecto:

la fluidez insuficiente del metal

muy baja temperatura de vaciado

vaciado realizado muy lentamente

sección transversal de la cavidad del molde muy delgada
b) Junta fría: Una junta fría aparece cuando dos porciones del metal fluyen al mismo tiempo pero
hay una falta de fusión entre ellas debido a la solidificación o enfriamiento prematuro. Sus
causas son similares a las del llenado incompleto. La figura 73, muestra una prueba de
fundición en la que no terminó de fluir el metal por causa de llenado incompleto o junta fría.
Juntas frías o
llenado incompleto
FIG. 73. Defecto de fundición por llenado incompleto o junta fría
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez, 2015
c) Metal granoso o gránulos fríos: Las salpicaduras durante el colado hacen que se formen
glóbulos de metal que quedan atrapados en la fundición. Este problema puede evitarse con un
buen diseño del sistema de vaciado (posición de los bebederos, respiraderos y mazarota).
d) Cavidad por contracción o rechupe: Se trata de una depresión en la superficie de la pieza
debido a la contracción por solidificación. Son cavidades abiertas a la superficie exterior de la
pieza o cavidades cerradas en el interior de la pieza. Por ser un defecto de contracción, se
forma en las zonas de última solidificación que corresponden al centro térmico de la pieza
debido a la dificultad de evacuación de calor, fenómeno que retarda la solidificación del metal
líquido. Algunas de las causas de la aparición de rechupes son:

Diseño inapropiado de la pieza a fundir, así como inadecuados métodos de colada.
62

Diámetro y/o diseño incorrecto de las mazarotas, empleo de entradas de metal con baja
sección cuya solidificación ocurre rápidamente.

Diseño erróneo de las piezas.

Utilización de temperaturas elevadas de colada (aumenta la inestabilidad del molde por el
intenso calor presente y se retarda el periodo de solidificación) o excesivamente bajas
(rápida solidificación de entradas o cuellos, incluso en las mazarotas).
La figura 74 muestra un rechupe en pieza de aluminio cuya causa fue la inadecuada colocación
de respiraderos para la fundición.
Rechupe
FIG. 74. Rechupe exterior en una pieza de aluminio
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez, 2015
e) Microporosidad: Se trata de una red de pequeños agujeros que aparecen en las piezas fundidas
y que se asocian a las aleaciones debido a la diferencia de tiempo de solidificación de los
metales que conforman la aleación.
f) Desgarramiento caliente: Este defecto es también conocido como agrietamiento caliente y
ocurre cuando un molde que no cede durante las etapas finales de la solidificación o en las
primeras de enfriamiento, restringe la contracción de la fundición después de la solidificación.
Aparece como una separación del metal en el punto donde existe mucho esfuerzo para que el
metal pueda contraerse naturalmente. Es muy común en la fundición en arena con poliestireno
expandido. La figura 75 nos muestra un desgarramiento caliente en una pieza de aluminio
fundida con modelo gasificable de EPS.
63
FIG. 75. Agrietamiento o desgarramiento caliente en una pieza de aluminio
Fuente: fotografía Maritza Rodríguez, 2015
Hay errores que ocurren solamente con el proceso de fundición en arena, aunque también pueden
ser replicados, en menor grado, en los procesos de fundición en moldes desechables. Se ha tomado
la esquematización que Groover (2010) hace para describir brevemente estos defectos: (figura 76),
FIG. 76. Defectos comunes de fundición en arena refractaria
Fuente: Groover, 2010 p.250.
a) Sopladuras: Son cavidades de gas en forma de pelota causadas por un escape de gases del
molde de arena durante el colado del metal. Son causadas por baja permeabilidad, poca
ventilación y un alto contenido de humedad en el molde.
b) Puntos de alfiler: Son formaciones de numerosas cavidades pequeñas de gas en la superficie
de la pieza fundida o ligeramente por debajo de ella. Son similares a las sopladuras.
c) Caídas de arena: Es una irregularidad en la superficie de la pieza provocada por la erosión del
molde durante el vaciado. El contorno de la erosión se imprime en la superficie de la pieza.
64
d) Costras: Son áreas rugosas en la superficie de la pieza debido a la incrustación de arena y
metal causadas por el desprendimiento de la superficie del molde de arena que se descascaran
durante la solidificación y quedan adheridas a la superficie de la fundición.
e) Penetración: Ocurre cuando no se ha compactado correctamente la arena del molde y la
fluidez del metal líquido es muy alta. El efecto es que el metal ingresa en el molde de arena.
Después de la solidificación, la superficie de la fundición presenta una mezcla de granos de
arena y metal.
f) Corrimiento del molde: Se presenta como un escalón en el plano de separación de la pieza
fundida, causada por el desplazamiento lateral del semimolde superior con respecto al inferior.
g) Corrimiento del corazón: Es un movimiento similar al corrimiento del molde, pero el
desplazamiento es vertical.
h) Molde agrietado (venas y relieves): Si la resistencia del molde es insuficiente, se desarrolla
una grieta en la que el metal entra para formar una aleta en la fundición final.
Para prevenir varios de los defectos anteriormente descritos existen procedimientos de inspección
del modelo y del molde que previenen los defectos de fundición. La inspección visual puede
detectar defectos obvios como el llenado incompleto, las juntas frías y grietas severas en la
superficie. Además se pueden realizar pruebas metalúrgicas relacionadas con la calidad del metal
fundido. Si en la pieza fundida los defectos no son serios, pueden ser recuperados utilizando suelda
para rellenar pequeños orificios o esmerilado para pulirlos, de esta manera no se perderá el trabajo
de fundición.
En nuestro caso todas las piezas que tuvieron defectos de fundición fueron sometidas a los procesos
de acabados y terminados, puesto que para un artista, un error en la fundición puede significar una
expresión estética diferente.
FIG. 77 Pieza terminada con un defecto de fundición en el pecho del torso masculino
Fuente: Fotografía Maritza Rodríguez, 2015
65
3.9 Seguridad industrial y recomendaciones para el trabajo en
fundición
Creemos necesario mencionar, de manera general, aspectos enmarcados dentro de la seguridad
industrial11 y las precauciones que se deben tener en cuenta dentro del taller, puesto que en los
procesos de fundición existen muchos riesgos: el ambiente caliente y el potencial de quemaduras o
incendios alrededor de los hornos y los crisoles; el desprendimiento de gases de los metales
fundidos; los materiales utilizados en los moldes de arena pueden crear sílice cristalina12; los
dispositivos de corte, los chorros de arena y el esmerilado crean polvo; todas estas actividades
combinadas producen un ambiente ruidoso, etc. Es por esto, que se necesita tener buenas prácticas
de trabajo, ventilación adecuada y equipos de protección personal (PPE, por sus siglas en inglés –
Personal Protective Equipment), para estar seguros en este ámbito de trabajo.
A continuación nombraremos los equipos de protección personal que se utilizan en el ambiente de
la fundición y algunas recomendaciones de uso: Se debe usar zapatos de cuero, guantes y anteojos
con resguardos laterales. Un sombrero con ala para proteger salpicaduras de metal y chispas,
propias del metal fundido. Protección para los oídos en ambientes ruidosos. Cuando se trabaja
directamente con metales fundidos, en el calor o cerca de las llamas, es necesario usar un casco de
seguridad, delantal y polainas de cuero, o de tela de fibra de vidrio con recubrimiento de aluminio,
de telas sintéticas o de lana tratada.
Los hornos, crisoles y metales en las fundiciones se encuentran a muy altas temperaturas, por lo
que hay que tener especial cuidado al trabajar con ellos. Es necesario estar consciente de dónde se
tiene las manos cuando se trabaja con bandas transportadoras y maquinaria automatizada. Todos
los equipos que se use deberán funcionar debidamente. Se recomienda inspeccionar los equipos de
la fundición con frecuencia para detectar grietas o indicios de desgaste.
No se debe meter agua al horno o a los crisoles. Cualquier residuo de agua puede ocasionar una
explosión peligrosa. Hay que verter y fundir el metal en áreas que tengan un piso de superficie
adecuada que no sea combustible, tal como metal o arena. Cualquier metal fundido que se derrame
puede desplazarse a grandes distancias, por lo que hay que mantener las áreas de trabajo libres de
11
La seguridad industrial una obligación que todo trabajo debe tener y está sustentada en el Art. 326,
numeral 5 de la Constitución del Ecuador, en Normas Comunitarias Andinas, Convenios Internacionales de
la Organización Internacional del Trabajo (OIT), Código del Trabajo, Reglamento de Seguridad y Salud de
los Trabajadores y Mejoramiento del Medio Ambiente de Trabajo y Acuerdos Ministeriales ecuatorianos
(fuente: http://www.trabajo.gob.ec).
12
La sílice cristalina es un componente básico de tierra, arena, granito y otros minerales que al trabajarlos
(talla, corte, perforación, trituración, moldeo) emanan partículas que se pueden inhalar y resultan peligrosos
para la salud (silicosis).
66
obstáculos. Se debe tener a la mano un extintor, junto con una pala y arena limpia y seca para
combatir incendios.
De los metales fundidos se desprenden gases que pueden ser peligrosos si ingresan a las vías
respiratorias. Se debe tratar de usar metales limpios, sin residuos de pintura, grasa u óxido, para
alimentar los hornos. El fundir chatarra puede generar gases provenientes de pinturas, lubricantes,
recubrimientos o aditivos de plomo, níquel o cromo que son peligrosos si se respiran, sin embargo,
dado que el material propuesto en este trabajo es el aluminio reciclado, es indispensable tener en
cuenta la protección con máscaras respiratorias.
FIG. 78. Equipos de protección personal (PPE)
Fuente: http://solutions.3m.com.mx
La arena de los moldes contiene sílice. Quedar expuesto a sílice cristalina, puede causar silicosis,
una enfermedad de los pulmones, o cáncer del pulmón. Se debe usar una buena ventilación y
medidas de control del polvo, para controlar la sílice cristalina. Empacar los moldes, sacudirlos o
limpiar las piezas fundidas también puede ser una fuente de sílice cristalina. Los procesos cerrados
y/o automatizados pueden reducir la exposición a sustancias peligrosas en el aire.
67
CAPÍTULO IV
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1 Evaluación del proceso de fundición artística en aluminio
Este trabajo tuvo como objetivo principal, conocer detalladamente el proceso de fundición en
aluminio, como una técnica alternativa para la producción de obras escultóricas, a las conocidas en
la Facultad de Artes de la Universidad Central del Ecuador.
Para lograr este objetivo, fueron estudiados y descritos los procesos de fundición a la cera perdida y
fundición con arena refractaria, consideradas por la literatura histórica y técnica especializada,
como los métodos tradicionales más desarrollados en este segmento de la metalurgia.
Por otro lado se realizó una investigación sobre las características y usos del aluminio, que fue el
material utilizado para este trabajo, que por ser un material cien por ciento reciclable, ya que no
pierde sus propiedades al ser reutilizado en fundición, puede convertirse en un material viable y
económico para la producción escultórica.
Se estudió también el equipamiento necesario y las herramientas básicas para el proceso de
fundición, proponiendo una estructura básica para un taller de fundición que podría tomar como
referencia nuestra facultad en la implementación futura del área de fundición.
El estudio se focalizó en el uso del método de fundición con arena refractaria, describiendo paso a
paso los aspectos más importantes del procedimiento. Para esto, se realizaron numerosas pruebas
prácticas de fundición utilizando diferentes formas de fundición, como la fundición con molde de
arena, fundición con molde de yeso y fundición con poliestireno expandido. En cada una de las
pruebas se fue describiendo los resultados obtenidos, y las consideraciones a tener en cuenta para
obtener mejores resultados.
El trabajo de acabados para piezas de aluminio también fue estudiado en este trabajo, puesto que el
terminado final que el artista quiere dar a su pieza escultórica es de mucha importancia para la
apariencia estética. Se investigó todos los productos que existen en el mercado local, que ayudan al
pulimento del aluminio y también se describió los pasos a seguir para pulir piezas de aluminio. De
la misma manera que para la etapa de fundición, estos pasos fueron llevados a la práctica y
documentados en el documento.
68
Creemos que el aporte de este trabajo para el conocimiento de la técnica será de mucha utilidad
para los estudiantes de la Facultad de Artes de la Universidad Central del Ecuador.
4.2 Recomendaciones
Consideramos este trabajo como el punto inicial para incursionar en la técnica de fundición en
metales en la Facultad de Artes de la Universidad Central del Ecuador, si bien no puesta en
práctica, principalmente por falta del equipamiento y recursos necesarios.
Dada la gran apertura actual en nuestro país, para la investigación académica en todos los ámbitos,
es importante resaltar que dentro de la línea de investigación de técnicas artísticas, el tema de la
fundición podría llegar a dar como resultados muchos trabajos de investigación futuros, y porqué
no ser los pioneros en la instalación de un taller de fundición en una Facultad de Artes del país, ya
que hasta el momento solo podemos encontrar talleres de fundición en las facultades de Ingeniería
Mecánica con lineamientos hacia la fundición industrial, mas no, hacia la fundición artística.
69
MATERIALES DE REFERENCIA
GLOSARIO
Este apartado tiene un carácter informativo de términos específicos del área de fundición que han
sido mencionados a lo largo de este trabajo. Los números que aparecen entre paréntesis
corresponden a las páginas donde aparece el término.
Aglomerante: Son materiales que sirven para pegar los granos de arena, dando a la mezcla de
moldeo mayor resistencia solo en seco, puesto que para aglomerarse requiere sufrir un cambio
termoquímico. (40,42)
Aglutinante: Material que sirve para unir los granos de arena, dando a la mezcla de moldeo mayor
resistencia tanto en “verde” como en seco. (8, 47)
Alúmina: Material residual proveniente de la desoxidación del acero y que constituye en este
inclusiones muy finas y duras. Se presenta en formas cristalinas y de diversos tamaños de partícula
dependiendo del uso que vaya a darse. La alúmina calcinada constituye un material refractario de
alta calidad. (41)
Apisonado: Apretar y allanar la tierra o la arena por medio de rodillos pesados o mediante una
apisonadora. (43)
Arena refractaria: Conjunto de granos procedentes de partículas disgregadas de las rocas. Su
tamaño varía entre 0,063 y 2 mm. El componente más común de las arenas es el sílice en forma de
cuarzo. Las arenas de fundición se caracterizan por soportar altas temperaturas y debido a su forma
de grano (redondos o irregulares) alcanzan gran compactación lo que las hace aptas para el copiado
de piezas de fundición. (1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 13, 19, 37, 40, 47, 50, 54, 61, 63, 67)
Arena arebond: sílice aglomerado con bentonitas y aceite mineral. De color rojizo, se trata de una
arena de reciente creación y se utiliza de forma similar a la arena de moldeo en verde. (40)
Arena beauxita: Arena sintética con excelentes propiedades refractarias, alta resistencia mecánica
y variedad de granulometría. (40)
70
Arena cerabeads: es una arena sintética compuesta de silicato de alúmina. Presenta alta
refractariedad y dilatación térmica muy baja. Su grano es redondo. (40)
Arena de zirconio: se encuentra en la naturaleza como metal libre, formando parte de numerosos
minerales. La principal fuente de circonio es el mineral circón. Se caracteriza porque sus granos
son de forma redonda lo que resulta en mayor calidad superficial, tiene una baja expansión térmica,
tiene compatibilidad con resinas orgánicas. Su desventaja es que es muy costosa. (40)
Arena de cromita: Está compuesta por óxido natural de hierro y cromo. Se utiliza especialmente
para la fabricación de machos y moldes para aceros, debido a su resistencia a elevadas
temperaturas. Se caracteriza por su grano en forma angular y su estabilidad térmica. Tiene como
desventaja la presencia de elevadas impurezas que pueden causar porosidad en las piezas fundidas;,
además su costo es elevado. (40)
Arena de olivino: se caracteriza por su alta resistencia al choque térmico por elevadas
temperaturas, dilatación térmica muy baja, no presenta peligro de silicosis, tiene diferentes
granulometrías. (40)
Arena de sílice: Se la conoce también como cuarzo en forma mineral. Se caracteriza por ser de
fácil extracción natural, de bajo precio, altamente refractaria, no tiene impurezas y es reutilizable.
Tiene como desventaja su expansión térmica, lo que implica un mayor control en la elaboración de
los moldes para evitar agrietamientos y puede causar silicosis. (40, 42, 47)
Bebederos: Son canales destinados a suministrar el metal fundido directamente a la cavidad del
molde. (32, 50, 55, 56, 57, 61)
Bentonita: Es una arcilla de grano muy fino que contiene bases y hierro y es generalmente
utilizada en cerámica. Su capacidad aglutinante para la preparación de la arena para fundición es de
2 a 7 veces mayor que la arcilla corriente. Está compuesta de sílice coloidal y montmorillonita, que
proviene de la alteración de antiguas cenizas volcánicas. (23, 41, 42, 69)
Bronce: Metal resultante de la aleación de cobre con estaño.(3, 4, 7, 8, 11, 17, 21, 30, 35, 43, 59)
Bórax: Es un compuesto blanco cristalino que consiste en una sal de sodio hidratado borato, que se
presenta como un mineral o se preparan a partir de otros minerales, y que se utiliza sobre todo
como fundente, agente de limpieza y agua suavizante ,y como conservante. (52)
Cascarilla cerámica: Método de moldeo para fundición que utiliza moloquita como refractario y
sílice coloidal como aglutinante. (2, 12)
71
Cera: Material blando y amarillento de origen animal, vegetal o mineral. (1, 2, 4, 5, 8, 9, 10, 11,
12, 13, 22, 36, 38, 40, 67)
Cerámica: Fenómeno de endurecimiento que sufre la arcilla después de la cocción a diferentes
temperaturas. (2, 7, 12 19, 21, 37, 49)
Chamota: Es arcilla cocida. Se prepara con materiales cocidos de desecho. Su buena porosidad
hace que resista las variaciones de temperatura. Se emplea también como revestimiento refractario.
/ Material arcilloso que granulado y cocido a alta temperatura se emplea como desengrasante de
pastas cerámicas refractarias con las que se mezcla para disminuir su plasticidad. (12, 23, 37)
Colada: Acción de llenar en un molde el metal en estado líquido. (2, 12, 14, 17, 23, 25, 26, 40, 42,
43, 46, 47, 48, 50, 51, 52, 53, 54, 61, 62)
Crisol: Recipiente fabricado con tierra refractaria, alúmina, grafito o un metal de aleación que
emplea en las fundiciones de metal a muy altas temperaturas. (17, 25, 26, 27, 28, 32, 33, 51, 52, 53,
65)
Desbarbado: Acción y efecto de eliminar pequeñas porciones de metal en forma de virutas de los
bordes del metal, por medio de limas y aparatos eléctricos. Proceso de limpieza y acabado de la
superficie de una pieza escultórica de metal en especial de las rebabas del metal vaciado producido
por la forma del molde. (23, 24, 56, 57, 58)
Desmoldeo: Es la operación de retirar la pieza fundida del molde utilizado para la colada del metal,
una vez que se ha solidificado. (34, 39, 57)
Escoria: producto de desecho que contiene las impurezas de los metales cuando se funden. (17, 25,
52)
Espumadera: Sirven para retira la escoria de la superficie del metal fundido. (33, 51, 52)
Fuelle de mano: Un fuelle es un dispositivo mecánico cuya función es la de contener aire para
expelerlo a presión. El fuelle de mano se lo utiliza para limpiar los moldes de arena. (32)
Galvanoplastia: Es utilizada para realizar esculturas de metal de forma alternativa a la colada de
metal fundido. Estas esculturas son a veces llamadas "bronces galvanoplásticos", aunque el metal
real es, por lo general, cobre. Es posible aplicar cualquier pátina a estas esculturas. La
galvanoplastia se ha utilizado para reproducir objetos de valor, como monedas antiguas, y en
algunos casos estas copias han demostrado ser más duraderas que los frágiles originales. (8)
Macho: Conocido también como molde macho, es una estructura sólida que se introduce dentro del
molde original de la pieza (o molde hembra), para obtener una pieza hueca. (8, 46)
72
Mazarota: Cavidad que se deja en lo alto de los moldes y que se llena de metal para compensar la
contracción del mismo cuando se enfría en el molde. Tiene la función de acumular en ella las burbujas de
aire. (45, 50, 56, 57, 61, 62)
Moldeo: Es la acción de obtener la forma vacía en la arena a partir del modelo, en la cual se verterá el metal
en estado líquido. (1, 2, 4, 5, 6, 23, 30, 31, 32, 34, 36, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 47, 57)
Modelo: Es el objeto que permite obtener en el molde una huella o reproducción en negativo de la
pieza a fundir. (14, 31, 34, 35, 43, 44, 45, 46, 50)
Modelos gasificables: No se extraen del molde, sino que durante el vaciado se evapora y se
gasifica por la acción del calor de la masa fundida. El modelo gasificable tiene exactamente la
forma de la pieza a obtener. No necesita la obtención de machos por lo que simplifica mucho la
construcción de la pieza. (62)
Permeabilidad: Es la propiedad que permite a la mezcla de moldeo ser atravesada por los gases
posibilitando su evacuación al momento de la colada. (40, 41, 48, 63)
Plasticidad: En la mecánica de sólidos la plasticidad es la propiedad mecánica de un material
natural, artificial o biológico, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra
sometido a tensiones por encima de su límite elástico. (40, 41)
Poliestireno expandido: (EPS) es un material plástico espumado, derivado del poliestireno y
utilizado en el sector del envase y la construcción. En nuestro medio se lo conoce como espumaflex. Se puede emplear en fundición como modelo gasificable. (19, 36, 50, 54, 62, 67)
Rebaba: Porción de materia sobrante que se acumula en los bordes o en la superficie de una pieza
fundida. (55)
Rechupe: Cavidad ocasionada por la contracción liquida. Generalmente muy irregular y de paredes
rugosas tipo dendritas. Por lo general se halla interiormente, en los cambios de espesor de la pieza,
o en el interior de las zonas masivas y a veces, forma de depresión superficial de tamaño variable.
(61, 62)
Reflectividad: Es la acción de tomar luz de otra fuente. La reflectividad de un objeto depende de la
intensidad de la luz que lo toca y de los materiales de los que está fabricado. (15)
Refractariedad: Poder refractario o resistencia termoquímica. Es la capacidad de la mezcla de
arena de resistir al reblandecimiento o fusión por acción de la temperatura de la masa fundida. (53,
69)
73
Respiraderos: Son conductos de ventilación. Se colocan de forma estratégica de forma que
faciliten la evacuación de los gases que se producen con el choque de presión y temperatura al
verter el metal en el molde. (31, 45, 54, 56, 61, 62)
Trompo: Herramienta que sirve para moldear el ingreso del metal en la arena y facilitar el proceso
de verter el metal fundido en la cavidad de arena. (32)
74
BIBLIOGRAFÍA
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76
ANEXOS
Anexo 1. Escultura fundida en aluminio con poliestireno expandido en el taller de la EPN
10 cm de diámetro.
Fuente: Fotografía Maritza Rodríguez, 2015
77
Anexo 2. “Pareja 1”
Fundición en aluminio y base de granito
20 cm x 15cm x 10 cm
Torso masculino con textura por golpeteo , torso femenino pulido a espejo
Fuente: Fotografía Maritza Rodríguez, 2015
78
Anexo 3. “Pareja 2”
Fundición en aluminio y base de granito
20 cm x 15cm x 10 cm
Torso masculino con textura por sierra manual , torso femenino con textura por golpeteo
Fuente: Fotografía Maritza Rodríguez, 2015
79
Anexo 4. “Pareja 3”
Fundición en aluminio y base de granito
20 cm x 15cm x 10 cm
Torso masculino con textura por golpeteo, torso femenino textura por choque térmico
Fuente: Fotografía Maritza Rodríguez, 2015
80