¿Qué es una fundidora?

Ver versión in English
en français

Las fundidoras son instalaciones que producen piezas de metal fundido y ofrecen servicios relacionados con piezas fundidas

Metal siendo vertido de un horno fundidor a una cuchara de vertido
Una fundidora es una fábrica donde el metal es fundido y moldeado en nuevas formas.

Las fundidoras son responsables por nuestro estándar actual de vida y desarrollo industrial, pero la mayoría de nosotros sabemos casi nada sobre ellas. Así que, ¿qué es una fundidora?

Definición de Fundidora

En términos simples, una fundidora es una fábrica donde las piezas se producen al fundir metal, verter el metal líquido en un molde, luego permitiéndole solidificarse. Incluso si nunca has ido a una fundidora, o ni siquiera sabes cómo se ve una, estás rodeado de las piezas de metal que ellas producen. Hay una gran posibilidad de que estés leyendo esto a menos de 3 metros de una.

Las fundidoras no sólo producen productos de metal para componentes de motores, vías férreas o tuberías. Ellas también forman los componentes de las máquinas que se requieren para hacer muchos de los productos de consumo esenciales de los que dependemos. 90 por ciento de todos los bienes manufacturados dependen de piezas de metal fundido.

El proceso de fundición

Para entender a una fundidora necesitas entender el proceso de fundición. Los pasos generales involucrados en la fundición son: hacer el patrón, moldear, fundir, verter, expulsar, limpiar, pulir e inspeccionar.

La forma final de la pieza fundida corresponde con el molde al cual se vierte, así que los moldes se moldean cuidadosamente con un patrón — una réplica de madera o metal del objeto que se va a moldear. El material más común para molde es la arena sílice, pero pueden ser producidos de una variedad de diferentes materiales dependiendo del metal a fundir y del método a usar.

Un horno fundidor se “carga” con metal y se calienta por encima del punto de fundición del metal. Una vez el metal fundido ha alcanzado una temperatura específica de vertido, se vierte del horno a través de una boca a una cuchara de vertido de acero refractario alineada. Cualquier desecho o impureza son removidos de la superficie del metal fundido. La cuchara es luego inclinada para verter el metal fundido a una cavidad de molde.

Cargar es una de las operaciones más peligrosas en la fundidora. Los errores pueden ser letales.

El molde se enfría y el metal se solidifica, luego la pieza es expulsada del molde y limpiada. La pieza limpia se finaliza con pulido, un proceso que remueve el exceso de material de la pieza para que cumpla las dimensiones especificadas para el producto terminado. Dependiendo de las especificaciones de la pieza, el pulido puede ser un trabajo rápido y simple, o extremadamente detallado. Las piezas terminadas luego son inspeccionadas por la fundidora antes de ser enviadas.

La Guía de Principiantes para la Fundición de Metales es un excelente resumen del proceso completo de fundición.

Las fundidoras no sólo producen piezas brutas. Ellas tienen una variedad de operaciones que con frecuencia incluyen diseño, construcción de herramienta, hacer prototipos, fabricación, ensamblaje y otros servicios posventa.

Equipo de la Fundidora

Metal siendo fundido en un horno de arco eléctrico dentro de una fundidora
Arcos eléctricos de una serie de 3 electrodos de carbono se usan para fundir acero o hierro en un horno de arco eléctrico.

Las fundidoras modernas están altamente mecanizadas. Ellas tienen toda la maquinaria y equipo usado en hacer patrones y núcleos, fundir y moldear. Esa diversidad incluye hornos de fundición grandes, cucharas, montacargas, grúas, cintas transportadoras y recipientes de traslado. Todo el equipo de la fundidora está diseñado para funcionar confiablemente en el calor del taller de fundición.

La diferencia fundamental entre fundidoras es férricas (hierro o acero) y no férricas (aluminio, latón, bronce, cobre, etc.). El tipo exacto de equipo se determina por los metales con los que trabaja la fundidora; los hornos de arcos eléctricos son ideales para trabajar con acero, mientras que una fundidora especializada en cobre es más propensa a usar un horno de inducción. Los hornos pueden variar en tamaño, desde pequeños equipos de mesa a unos que pesan varas toneladas. La cantidad de producción puede variar desde gramos a varias toneladas. La misma variabilidad en los modelos y tamaños se extiende a las máquinas de patrones y moldes, y a la mayoría de los otros equipos de la fundidora.

Metal siendo vertido de un horno de inducción a una cuchara de vertido
Metal siendo vertido de un horno de inducción.

Diseño de Fundidora y Mitigación de Riesgo

Una fundidora es peligrosa por naturaleza. Su actividad primaria es fundir metal, lo que frecuentemente requiere temperaturas que superan los 2600 grados Fahrenheit (1425°C). Para darle algo de contexto a ese número, cualquier agua que entre en contacto con un horno activo instantáneamente se expande a 1.600 veces su volumen original — cargar un horno con metal que esté aunque sea ligeramente húmedo es suficiente para causar una explosión de vapor catastrófica.

La naturaleza violenta e impredecible de las reacciones químicas a temperaturas altas extremas exigen procedimientos de seguridad en la fundidora que son igualmente intensos. Todo en una fundidora está diseñado para minimizar los riesgos asociados a fundir y transportar metal.

Las mismas condiciones que hacen la fundición efectiva y segura — calor sin humedad — también resultan ser las condiciones perfectas para un incendio incontrolable. El diseño de la fundidora maneja esto eliminando materiales inflamables y teniendo retardantes de llamas a la mano en todo momento. Debido al asunto anteriormente mencionado de la explosión de vapor, el agua no puede ser utilizada para apagar incendios en fundidoras. En vez de esto, los esfuerzos para combatir el incendio se enfocan en ahogar las llamas con extinguidores industriales y arena seca.

Cargar — cargar metal dentro del horno para la fundición — es una de las operaciones más peligrosas en la fundidora. Un pequeño error puede causar cualquier cosa desde destrucción de equipo a heridas o muertes. Los especialistas en fundición son aprendices por años para desarrollar la comprensión necesaria de los metales con los que están trabajando, su temperatura de fundición y los métodos seguros.

Como es de esperarse, las fundidoras tienen altas temperaturas ambientales. Ellas son lugares calientes, sudorosos — algo agravado por el hecho que a los trabajadores de las fundidoras se les exige usar cascos, protección ocular, escudos faciales y ropa gruesa aluminizada. Por intenso que puede ser el calor, los trabajadores no podrían tolerarlo para nada si no fuera por los techos altos. Las fundidoras están diseñadas con un techo alto para permitir la circulación del aire.

Después que el metal ha sido fundido, todavía necesita que lo muevan por la fundidora para vaciarlo a los moldes. Por razones obvias, se toman precauciones extremas para evitar derrames, especialmente en o cerca de los trabajadores de la fundidora. La ruta se marca, tan corta como sea posible, y se limpia de obstrucciones. El tráfico en el suelo de la fundidora está estrictamente controlado para que el personal innecesario nunca esté en el camino del metal fundido durante el transporte. Las ayudas mecánicas (montacargas, cucharas mecánicas) se usan para minimizar aún más la exposición humana.

Incluso con todas las medidas preventivas, los derrames suceden. Para minimizar el daño cuando suceden, los suelos de las fundidoras se construyen en materiales no reactivos y retardantes de llamas. La tierra compactada es el más económico y argumentalmente el más efectivo. El concreto común puede agrietarse con la exposición al metal líquido, pero hay disponibles concretos de altas temperaturas calificados para el impacto térmico.

Un trabajador probando la temperatura del metal usando ropa de seguridad para la fundidora
Algunos trabajadores usan equipo de seguridad especializado como ropa aluminizada para proteger contra el duro ambiente de la fundidora.

El diseño consciente de seguridad y las herramientas de protección ayudan a mitigar el riesgo para los trabajadores y el equipo, pero la verdadera clave para la seguridad de las operaciones de la fundidora son trabajadores expertos con excelente consciencia situacional, fuerza y aguante.

Tendencias de la Industria de Fundición

Las piezas fundidas son producidas en las fundidoras alrededor del mundo. Las condiciones varían de país a país e incluso de fundidora a fundidora, pero la industria como un todo experimenta tendencias. La industria de fundición está sufriente algunos cambios importantes que afectan la calidad y el costo para el usuario final. Las tecnologías de fundición han avanzado a lo largo de los años y las operaciones de fundido básicas también han evolucionado y se han diversificado. Las tendencias más dominantes en general son la escala, la automatización y el acabado in situ.

Los nuevos hornos son más grandes, más seguros y más eficientes que las generaciones previas. Esto ha permitido que la producción de la industria crezca a pesar del número que continuamente disminuye de fundidoras de Norte América; a pesar de tener menos fundidoras que la India o Japón (ver tabla), los Estados Unidos tiene la segunda producción global más grande de metal fundido con 12.250.000 toneladas métricas. China supera por mucho a toda la competencia con una producción anual de más de 44.500.000 toneladas métricas.

País
Hierro
Acero
No férrico
Total

China

17,000

5,000

8,000

30,000

India

4,700

Japón

817

75

1,193

2,085

Estados Unidos

640

360

1,001

2,001

Hay una demanda creciente de partes completamente terminadas y listas para instalar. Las fundidoras están cambiando para incluir más capacidad de limpieza y producción.

Los costos de los materiales brutos, especialmente chatarra reciclada, ha disminuido; sin embargo, la industria todavía lucha con los márgenes debido al costo de mano de obra que rápidamente crece. Los costos de mano de obra crecientes son un gran impulso para la automatización — por partida doble porque la fundición es un trabajo tan peligroso e incómodo para los humanos. Un avance en la automatización de la fundición puede significar una disminución en el costo de las partes de automóviles, ruedas de trenes y cualquier otra pieza fundida de producción masiva.

Reliance Foundry permanece a la vanguardia de la industria de fundición para entregar piezas personalizadas de la más alta calidad, ofreciendo una amplia variedad de piezas de metal personalizadas y servicios de fuentes de fabricación.

Fuentes