Principios de Ergonomía y Métodos de Fundición Industrial: Biomecánica, Antropometría y Moldeo por Gravedad

Fundamentos de la Ergonomía y Factores Humanos

La Ergonomía es el conjunto de conocimientos de carácter multidisciplinar aplicados para la adecuación de los productos, sistemas y entornos artificiales a las necesidades, limitaciones y características de sus usuarios, optimizando la eficacia, seguridad y bienestar.

La definición de ergonomía se acerca más al concepto accesible y/o usable que al concepto cómodo. Un objeto no siempre es placentero, no siempre se asocia a la relajación ni siempre minimiza esfuerzos. Debe resultar alcanzable a su usuario, inclusivo y seguro (prioridades). Se puede concluir que la accesibilidad es un concepto esencial para un producto, ya que ha sido fabricado para un fin social. Un objeto debe ser de fácil manejo, funcional y útil.

Ergonomía Cognitiva

Aquella que se ocupa de los procesos mentales, como la percepción, la memoria, el razonamiento y la respuesta motora que afectan a las interacciones entre seres humanos y otros elementos del sistema.

Biomecánica

Área de conocimiento que estudia el movimiento corporal para conocer las necesidades existentes de una acción determinada (deporte, mobiliario, ortopedia, fisioterapia, prótesis...). Sus intereses se centran en el equilibrio, el movimiento, la física, la resistencia y la seguridad. Sus disciplinas son:

• Dinámica (cinemática/cinética)
• Estática
• Tensión-deformación

Antropometría y Percentiles

La Antropometría estudia las dimensiones del ser humano para extraer conclusiones de sus características más generales. Se necesitan datos estadísticos que aumenten la probabilidad de acierto en las dimensiones de los productos. Las medidas que se atienden son: tejido adiposo y muscular, huesos, órganos y piel.

Percentiles

Rangos de medidas que describen las dimensiones antropométricas para facilitar su clasificación. El porcentaje resultante no implica el número de la población cuya medida es Y, sino que el individuo está por encima del X% del grupo social al que pertenece.

Procesos de Moldeo y Fundición en Tecnología Industrial

Colada por Gravedad

El objetivo es filtrar o colar material fundido dentro del molde sin necesidad de más fuerza que la propia gravedad. La calidad de los acabados es buena, dependiendo del molde utilizado.

Moldeo en Arena (Molde Perdido)

Características Generales

Es un procedimiento económico y resistente a altas temperaturas. No permite acabados finos o piezas complejas, y presenta un alto margen de tolerancia. No es adecuado para series largas ni para piezas excesivamente grandes.

Materiales Comunes

Acero, aluminio, latón y bronce.

Proceso y Modalidades

Se denomina Molde Perdido porque el molde se genera cada vez que se necesita una pieza. Se compone de dos cajas iguales: base y tapa.

Modalidades de Colado

1. Carrusel Automático: Para acabados más toscos, series medias y piezas medianas.
2. Proceso Manual de Colado: Para acabados más finos, colando por dos bebederos. Ideal para series cortas y piezas pequeñas.

Composición y Aditivos

Para el molde se suele emplear arena de sílice ($ ext{SiO}_2$), arena de zirconio ($ ext{ZrSiO}_4$) o arena de cromita ($ ext{FeO} ext{Cr}_2 ext{O}_3$) debido a su pureza y carácter refractario. Para compactar y aglomerar la composición se utilizan arcilla ilita y arcillas montmorillonita.

• El grafito evita la adherencia de la pieza al molde.
• Talco, yeso, polvo de sílice, etc., evitan la adherencia entre los moldes.
• Mazarotas: Orificios desde las hendiduras hasta la superficie para permitir la salida de gases.
• Clavijas de Colado: Permiten que el material fundido acceda al molde.

Nota técnica: La velocidad y altura de la colada deben controlarse para evitar turbulencias de flujo.

Moldeo en Coquilla (Molde Permanente)

Ideal para series grandes, lo que aumenta la productividad. Requiere pocos requisitos espaciales y el proceso puede ser completamente robotizado, por lo que su inversión ahorra espacio, tiempo, fallos y personal. El molde es metálico, lo que permite una reproducción más fiel y una refrigeración más rápida.

Utiliza la técnica de molde permanente, conformado en acero o fundición gris. El material fundido se cuela gravitatoriamente en las coquillas precalentadas, cuyos moldes ya incorporan canales conductores.

Materiales y Ventajas

• Materiales: Aluminio, magnesio, cobre y zinc.
• Ventajas: Automatización completa, elimina machos, bebederos y mazarotas.
• Inconveniente: Limitación en las formas a moldear.

Moldeo a la Cera Perdida

Características: No necesita mecanizado posterior. Se utiliza para crear figuras artísticas y trabajar con materiales nobles. Ofrece un acabado extremadamente fino y preciso (hasta 0,002 mm). Es un proceso caro.

Materiales

Oro, plata, bronce, platino.

Proceso Detallado

Aunque se considera un molde permanente, es necesario crear una pieza patrón inicial. El proceso sigue los siguientes pasos:

1. El molde generado (metálico o coquilla) se utiliza para colar cera caliente y generar una nueva pieza patrón de cera.
2. Con esta pieza de cera, se hace un segundo molde de arena que se hornea.
3. El horneado derrite la cera (de ahí el nombre de “cera perdida”) y deja el molde endurecido, listo para verter el material noble en su interior.