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REHABILITACIÓN ORAL SIMULACIÓN NUMÉRICA DEL PROCESO DE COLADO DE UNA ALEACIÓN DE NÍQUEL CROMO UTILIZADO EN CUATRO TIPOS DE BEBEDEROS * Residentes Rehabilitación Oral Fundación CIEO. ** Rehabilitador Oral Fundación CIEO. Recibido para publicación : 24-03-2011 Aceptado para publicación : 21-10-2011 RESUMEN Introducción: En la literatura odontológica se han propuesto diferentes diseños de bebederos, sin haberse definido científicamente cual proporciona resultados superiores. Objetivo: Comparar la velocidad de llenado, la temperatura de llenado y la secuencia de enfriamien- to de una aleación a base de níquel-cromo, utilizando cuatro tipos de bebederos para prótesis parcial fija mediante simulación numérica. Método: Se diseñaron y maquinaron cuatro estructuras para prótesis fijas en CAD/CAM, a dos se les colocaron bebederos de barra transversa con dos y tres conectores y a otras dos se les colocaron bebederos de Rousseau con dos y tres conectores. Se hizo el diseño digital mediante el modelador tridimensional Solidworks. Los diseños tridimensionales, propiedades físicas de la aleación y revestimiento se utilizaron para la simulación numérica a través de MAGMASOFT® en la compañía matríz de Magma. Resultados: No hubo diferencia en cuanto a temperatura de llenado y secuencia de enfriamiento en los bebederos analizados. En cuanto a la velocidad de llenado si se observó diferencia notoria en los bebederos de Rousseau que permitieron un flujo más rápido de la aleación. Conclusiones: Los bebe- deros de Rousseau alcanzan mayor velocidad de llenado comparados con los bebederos de barra transversa. Palabras clave: Rehabilitación oral Bebederos Simulación, Temperatura, Velocidad de llenado, Secuencia de enfriamiento. ABSTRACT Introduction: In the dental literature are proposed a large number of sprue designs, but there is no scientific evidence indicating whether there is one that provides superior results. Objective: To compare the rate of filling, the filling temperature and the cooling sequence of an alloy based on nickel-chromium, using four types of fixed partial denture sprue by numerical simulation. Method: Four structures for fixed prostheses were designed and modeled in CAD/CAM. Two of them had transverse bar sprues with two and three connectors and the other two had Rousseau sprues with two and three connectors. Digital design was performed using the three-dimensional modeler Solidworks. Three-dimensional designs were sent together with data about the physical properties of the alloy and the investment to be analyzed by numerical simulation using the software MAGMASOFT at Magma headquarters. Results: No difference was found in terms of the filling temperature and cooling sequence in the sprues. Regarding the filling rate there was a notorious difference in Rousseau sprues who achieved the fastest flow of the alloy. Conclusion: Rousseau sprues allowed higher fill rate compared to the transverse bar sprues. The filling temperature and the cooling sequence appears to be more dependent on physical and mechanical properties of the alloy than of the design of sprues itself. Key words: Oral Rehabilitation. Sprues, Simulation, Temperature, Speed of filling, Cooling Sequence.

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RehabilitaCiÓn oRalSIMULACIÓN NUMÉRICA DEL PROCESO DE COLADO DE UNA ALEACIÓN DE NÍQUEL CROMO UTILIZADO EN CUATRO TIPOS DE BEBEDEROS

* Residentes Rehabilitación Oral Fundación CIEO. ** Rehabilitador Oral Fundación CIEO.

Recibido para publicación : 24-03-2011Aceptado para publicación : 21-10-2011

ReSUMen

Introducción: En la literatura odontológica se han propuesto diferentes diseños de bebederos, sin haberse definido científicamente cual proporciona resultados superiores. Objetivo: Comparar la velocidad de llenado, la temperatura de llenado y la secuencia de enfriamien-to de una aleación a base de níquel-cromo, utilizando cuatro tipos de bebederos para prótesis parcial fija mediante simulación numérica.Método: Se diseñaron y maquinaron cuatro estructuras para prótesis fijas en CAD/CAM, a dos se les colocaron bebederos de barra transversa con dos y tres conectores y a otras dos se les colocaron bebederos de Rousseau con dos y tres conectores. Se hizo el diseño digital mediante el modelador tridimensional Solidworks. Los diseños tridimensionales, propiedades físicas de la aleación y revestimiento se utilizaron para la simulación numérica a través de MAGMASOFT® en la compañía matríz de Magma. Resultados: No hubo diferencia en cuanto a temperatura de llenado y secuencia de enfriamiento en los bebederos analizados. En cuanto a la velocidad de llenado si se observó diferencia notoria en los bebederos de Rousseau que permitieron un flujo más rápido de la aleación. Conclusiones: Los bebe-deros de Rousseau alcanzan mayor velocidad de llenado comparados con los bebederos de barra transversa.

Palabras clave: Rehabilitación oral Bebederos Simulación, Temperatura, Velocidad de llenado, Secuencia de enfriamiento.

abStRaCt

Introduction: In the dental literature are proposed a large number of sprue designs, but there is no scientific evidence indicating whether there is one that provides superior results. Objective: To compare the rate of filling, the filling temperature and the cooling sequence of an alloy based on nickel-chromium, using four types of fixed partial denture sprue by numerical simulation. Method: Four structures for fixed prostheses were designed and modeled in CAD/CAM. Two of them had transverse bar sprues with two and three connectors and the other two had Rousseau sprues with two and three connectors. Digital design was performed using the three-dimensional modeler Solidworks. Three-dimensional designs were sent together with data about the physical properties of the alloy and the investment to be analyzed by numerical simulation using the software MAGMASOFT at Magma headquarters. Results: No difference was found in terms of the filling temperature and cooling sequence in the sprues. Regarding the filling rate there was a notorious difference in Rousseau sprues who achieved the fastest flow of the alloy. Conclusion: Rousseau sprues allowed higher fill rate compared to the transverse bar sprues. The filling temperature and the cooling sequence appears to be more dependent on physical and mechanical properties of the alloy than of the design of sprues itself.

Key words: Oral Rehabilitation. Sprues, Simulation, Temperature, Speed of filling, Cooling Sequence.

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intRoDUCCiÓn

En la rehabilitación oral cotidiana los procedimien-tos más realizados utilizan aleaciones con alto con-tenido de metales nobles, aleaciones de metales nobles y de metales base, procesadas mediante diferentes sistemas de colado para la obtención de estructuras metálicas acordes con el uso dentro de la cavidad bucal. (1)

Los colados son afectados por factores y variables como: (2) El Diseño de la estructura (cera o polí-mero); Diseño y colocación de los bebederos; Tipo de anillo a utilizar; Revestimiento (tipo y técnica de uso); Aleación a utilizar; Fundición del metal; Entra-da del metal dentro del anillo.

Los patrones para restauraciones extracoronales son generalmente elaborados en el laboratorio dental mediante técnica indirecta. Esta técnica re-quiere de la reproducción exacta del diente prepa-rado, de los tejidos circundantes, así como de los dientes adyacentes y antagonistas. (3)

La exactitud en el ajuste de una prótesis dental depende en gran medida de la precisión de los modelos. (1,4) El encerado y la colocación de bebe-deros son pasos a seguir después de la obtención de modelos. Un bebedero es un conector que une por un extremo al patrón de cera y por el otro extremo la copa del anillo de colado, permitiendo la salida de la cera durante su proceso de eva-poración y la entrada del metal fundido hacia la cavidad dejada por el patrón.

(5,6) El bebedero pro-porciona un canal a través del cual el metal fundi-do llegue al molde de un anillo revestido, después de eliminar la cera.(6,7) Un bebedero debe permitir a la aleación fundida fluir de manera rápida para evitar que el metal se solidifique antes de tiempo. Los factores que pueden jugar un papel crucial en el llenado del patrón y en su solidificación son: la longitud, el diámetro del bebedero y la presencia o no de un reservorio. (5,8) Los bebederos más uti-

lizados y recomendados son los de cera. Pueden tener diferentes diámetros como 2.5mm, 3mm, 3.5mm, 4mm y 5mm. (9,10)

Malagón y colaboradores (10), describen como ca-racterísticas óptimas de un bebedero las siguientes:

Debe ser amplio y corto para que el metal fluya fácil y rápido

Debe ser liso y uniforme para evitar turbulencias durante el paso del metal fundido hacia la cavidad.

Se deben colocar en sentido tangencial al patrón de cera; para evitar el choque del metal contra una pared cercana, lo cual provoca turbulencias que dificultan el llenado de la cavidad y propician el atrapamiento de gases.

Se debe engrosar con cera el área de unión bebe-dero-patrón para evitar aristas en el revestimiento y para permitir que el metal fluya hacia todas las áreas de importancia.

Si el diámetro del bebedero es demasiado peque-ño, esta zona solidificará antes que el propio pa-trón, produciendo porosidad de contracción.(6,10)

Los bebederos de barra transversa dan acepta-bles resultados en patrones pequeños y media-nos, pero presentan inconvenientes en colados voluminosos porque producen turbulencias en la aleación. La contracción de la barra durante el enfriamiento puede causar el traspaso de tensio-nes hacia el armazón del puente, afectando el ajuste del mismo. (11)

Rousseau, (12, 13) en 1981 diseñó y creó la técnica de bebederos que lleva su nombre, la cual incluye una serie de curvaturas que según el autor incre-mentan la velocidad de llenado del metal dentro del anillo.

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Los metales comunes son elementos químicos que cuentan con propiedades como: maleabilidad, duc-tilidad, tenacidad, alta densidad, alto punto de fu-sión, resistencia mecánica y brillo especular.(14) Una aleación es la mezcla de dos o más metales o de un metal y ciertos no metales.(15) Las aleaciones metal-cerámicas no nobles compuestas por Níquel-cromo y cobalto-molibdeno son de amplio uso a nivel odontológico dado su bajo costo y baja densidad.(16)

El llenado de una aleación líquida dentro del anillo es un proceso complejo y altamente dinámico; en el que el metal fluye a grandes velocidades experi-mentando pérdida de calor y viscosidad.(17,18) A me-dida que el proceso de colado se va desarrollando, la aleación se va solidificando tras su entrada en el anillo, por lo que se requiere que esta llegue al pa-trón a una velocidad adecuada y en el menor tiempo posible antes que comience el proceso de solidifica-ción, para evitar defectos de porosidad, contracción y distorsión del colado.(19,20) Naylor (17,2) afirma que a mayor velocidad de flujo, la aleación llena y copia todas las partes del colado a una temperatura ade-cuada, permitiendo obtener colados de alta calidad.

La simulación numérica es un proceso que imita un fenómeno real utilizando un conjunto de ecua-ciones matemáticas aplicadas en un programa de computador. (21) Estos procesos comprenden re-laciones matemáticas necesarias para predecir el comportamiento de estructuras complejas a reali-zar a nivel industrial. (22,23) En odontología la simu-lación numérica permite predecir la aparición de porosidad por contracción en la estructuras a colar como consecuencia de la solidificación prematura de la aleación.(24) Existen diferentes programas que permiten la simulación de colados. MAGMASOFT ® (patentado por Magma, 1988) es uno de ellos. Este software utiliza el método de elementos finitos para el manejo de de la transferencia de calor en una imagen predeterminada.(25,18)

Para llevar a cabo una simulación con MAGMASOFT la geometría del sistema de fundición debe reprodu-

cirse tridimensionalmente mediante modeladores 3D alimentados con datos sobre las propiedades térmi-cas y físicas de la aleación y del revestimiento. (25)

Fischer, (26) señala que la simulación numérica ha sido una gran herramienta para evaluar mecanis-mos especialmente relacionados con llenado, po-rosidad en la contracción y porosidad causada por atrapamiento de gases.

Arturo Natali y colaboradores,(27) demostraron las condiciones críticas para el colado de una aleación de titanio.

Wu y colaboradores, (21,28) realizaron varios estu-dios de simulación numérica del titanio, concluyen-do que la simulación es una herramienta eficiente para determinar el mejor diseño de bebederos. Igualmente demostraron que la porosidad por con-tracción puede ser predicha cuantitativamente.

El objetivo del presente estudio fue comparar vi-sualmente la velocidad de llenado, la temperatura de llenado y la secuencia de enfriamiento de una aleación a base de níquel-cromo, utilizando cuatro tipos de bebederos para prótesis parcial fija me-diante simulación numérica.

MÉtoDo

Esta investigación analítica por simulación mate-mática se aplicó a cuatro diseños de bebederos, dos en forma de barra y dos en forma de Rousseau, con dos modificaciones cada uno.

SeleCCiÓn Del MoDelo MaeStRo

Inicialmente se seleccionó un modelo del arco su-perior diseñado por Vita, con preparaciones para corona completa en el primer premolar y en el pri-mer molar superiores derechos (14 y 16) y un espa-cio edéntulo a nivel del segundo premolar superior derecho (15) (Figura 1).

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elaboRaCiÓn Del MoDelo De tRabajo

Se duplicó el modelo con silicona por adición, con una cubeta metálica perforada tamaño L. Se ob-tuvo el modelo de trabajo por medio del sistema de troqueles desmontables Giroform (Amann Girr-bach). Se eligió la posición de los pines con base en la impresión, estos fueron transmitidos a la pla-ca de zócalo Giroform. Se realizó el vaciado de la impresión con yeso tipo V de la casa Whip-Mix y luego se posicionó la placa de zócalo con los pines sobre el yeso. A los 30 minutos se retiró el modelo de la placa zócalo, con el fin de que el yeso se pu-diera expandir libremente sin modificar la informa-ción original de las preparaciones establecidas me-diante los pines. Se realizó el mecanizado en seco y corte del modelo para la obtención de troqueles.

CaptaCiÓn, DiSeño y fReSaDo aSiStiDo poR CoMpUtaDoR

Se realizó la captación del modelo por medio del escáner Ineos Blue del sistema CAD/CAM inLab Si-rona, obteniendo una imagen tridimensional de las preparaciones. Se procedió al diseño de la estruc-tura para prótesis fija de 3 unidades superior dere-cha, mediante el software del sistema Cerec Inlab versión 3.8 (Figura 2).

Figura 1. Selección del modelo maestro. Figura 2. Diseño de la estructura

Se realizó el fresado de las 4 restauraciones en blo-ques de polímero acrílico mecanizable y calcinable Cad Waxx, Vita en la fresadora del sistema Cerec InLab MC XL de la fundación CIEO.

ColoCaCiÓn De bebeDeRoS

A dos de las estructuras fresadas en Cad Waxx se le colocaron bebederos de barra transversa: una con dos conectores ubicados a nivel de las cúspides palatinas del primer premolar y otro entre las cús-pides palatinas del primer molar; el otro bebedero con tres conectores ubicados a nivel de las cúspides palatinas del primer y segundo premolar y el otro entre las cúspides palatinas del primer molar.

La barra transversa se estandarizó en 25 mm de longitud con 3,5mm de diámetro; los conectores de 2.5mm de longitud con 2.5mm de diámetro y el bebedero de entrada a 21mm de longitud con 3,5mm de diámetro. A las otras dos estructuras fresadas se les colocaron bebederos de Rousseau, uno con dos conectores ubicados a nivel de las cúspides palatinas del primer premolar y el otro en-tre las cúspides palatinas del primer molar; el otro bebedero con tres conectores ubicados a nivel de las mismas cúspides del primer premolar, segundo

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premolar y primer molar. La barra reservoria se es-tandarizó a 25mm de longitud con 3,5mm de diá-metro, la curva del bebedero se estandarizó con un instrumento de 10mm de diámetro, los conectores a 2.5mm de longitud con 2.5mm de diámetro y la altura total del bebedero se estableció a 21mm de longitud, medidas desde el extremo inferior de la barra al extremo inicial del bebedero.

MoDelaDo tRiDiMenSional

El archivo del diseño de la estructura realizado en CEREC inLab se envió al Centro de Realidad Virtual de la Universidad Militar Nueva Granada para com-pletar el modelado tridimensional de los bebederos. El modelado tridimensional de cada una de las es-tructuras con sus bebederos se hizo mediante el pro-

grama Solid Works 2010, en un computador con procesador Intel core I775, memoria RAM de 4G y tarjeta de video Nvidia geforce gtx295 (Figura 3).

SiMUlaCiÓn nUMÉRiCa

Las imágenes de los diseños tridimensionales se al-macenaron en archivo STL para ser enviadas a la compañía Magma de Brasil. Además se suministra-ron datos como: características del anillo de colado de libre expansión (180 g Bego); propiedades físi-cas del revestimiento (Bellavest SH de Bego) y de la aleación Hastealloy C-22 compuesta por 56% de níquel y 22 % de cromo principalmente.

Se realizó la simulación con el software MAGMA-SOFT.

ReSUltaDoS

Comportamiento del metal con bebedero de barra transversa con dos conectores:

Temperatura de llenado: En la imagen de tempera-tura (en centígrados) de llenado el color amarillo representa la temperatura más alta y el color rojo representa una ligera baja de la temperatura, es decir el comienzo del enfriamiento.

Se observó que el metal entra a una alta tempera-tura correspondiente a la temperatura de fusión de la aleación; a nivel de la estructura la temperatura de llenado fue ligeramente menor y en las líneas terminales se observó aún mayor pérdida de tem-peratura (Figura 4).

Velocidad de llenado: En la imagen de velocidad de llenado la escala de amarillos representa el flujo rápido del metal y la escala de azules el flujo lento del metal, expresado en metros por segundo.

En la animación se observó una velocidad cons-tante a nivel de los bebederos; pero en las unio-

Figura 3. Diseño tridimensional de los cuatro tipos de bebederos estudiados.

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nes entre bebederos de entrada y barra reservoria, se observó una desaceleración de la velocidad y creación de turbulencias. A nivel de la estructura se notó un flujo lento con turbulencias en el póntico y conectores de la misma (Figura 5).

Secuencia de enfriamiento: En la animación de se-cuencia de enfriamiento y solidificación, el metal va solidificando de la escala de amarillos, que re-presenta el mayor porcentaje de fracción de líquido hasta la escala de rojos y azules que representa menor porcentaje de fracción de líquido (Figura 6).

Se observó que el metal comienza a enfriar y so-lidificar a nivel de las líneas terminales, siendo el póntico y la barra reservoria lo último en solidificar, generando puntos críticos y porosidad por contrac-ción (rechupe) a este nivel (Figura 7).

CoMpoRtaMiento Del Metal Con bebeDeRo De baRRa tRanSveRSa Con tReS ConeCtoReS

Temperatura de llenado: Se observó al igual que en la barra con dos conectores, que el metal entra a una alta temperatura correspondiente con la tem-

Figura 4. Temperatura de llenado de la aleación con bebedero de barra transversa con dos conectores.

Figura 5. Velocidad de llenado de la aleación con bebedero de barra transversa con dos conectores.

Figura 6. Secuencia de enfriamiento de la aleación con bebedero de barra transversa con dos conectores.

peratura de fusión de la aleación en estudio, a nivel de las líneas terminales la temperatura de llenado fue ligeramente menor como puede observarse en la Figura 8. El póntico se llenó a una temperatura alta comparada con el bebedero de barra con dos conectores.

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Velocidad de llenado: En la animación se observó una velocidad constante a nivel de los bebederos; pero en las uniones entre bebederos de entrada y barra reservoria se observó una clara desacele-ración de la velocidad y creación de turbulencias como se puede observar en la Figura 9. A diferen-cia del bebedero de barra con dos conectores en este diseño la estructura se llenó simultáneamente.

Secuencia de enfriamiento: Se observó que el metal comienza a enfriar y solidificar a nivel de las líneas terminales, siendo el póntico y la barra reservoria lo último en solidificar, generando puntos críticos y porosidad por contracción (rechupe) a este nivel (Figura 10).

CoMpoRtaMiento Del Metal Con bebeDeRo De RoUSSeaU Con DoS ConeCtoReS:

Temperatura de llenado: Se observó que el metal en-tra a una alta temperatura a través del sistema de bebederos a todas las partes del colado. A nivel de

Figura 7. Puntos críticos y localización de la porosidad por contracción con bebedero

de barra transversa con dos conectores.

Figura 8. Temperatura de llenado de la aleación con bebedero de barra transversa con tres conectores.

Figura 9. Velocidad de llenado de la aleación con bebedero de barra transversa con tres conectores.

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Figura 10. Secuencia de enfriamiento de la aleación con bebedero de barra transversa con tres conectores.

las líneas terminales la temperatura de llenado fue ligeramente menor como se observa en la figura 11.

Al comparar visualmente este diseño con los be-bederos de barra transversa se observó una menor pérdida de temperatura durante el llenado de las líneas terminales. A pesar de que el póntico es lo último que se llena, el metal mantiene la tempera-tura de fusión a este nivel.

Velocidad de llenado: Se observa que el metal entra a una alta velocidad mediante el sistema de bebe-dero. En la estructura y el póntico se observó una menor velocidad de llenado (Figura 12).

Al comparar este diseño con los diseños de barra transversa, se notó mayor velocidad de llenado a nivel de la estructura.

Secuencia de enfriamiento: El metal comienza a enfriar y solidificar a nivel de las líneas terminales, siendo el póntico y la barra reservoria lo último en solidificar (Figura 13), generando puntos críticos y porosidad por contracción a este nivel (Figura 14).

CoMpoRtaMiento Del Metal Con bebeDeRo RoUSSeaU Con tReS ConeCtoReS

Temperatura de llenado: El metal entra a una alta temperatura a través del sistema de bebederos to-

Figura 11. Temperatura de llenado de la aleación con bebederos de barra curva o Rousseau con dos conectores.

das las partes del colado. A nivel de las líneas ter-minales la temperatura de llenado fue ligeramente menor como se muestra en la Figura 15, pero al compararlo visualmente con los bebederos de ba-rra transversa este diseño tiene una menor pérdida de temperatura durante el llenado de las líneas ter-minales.

Velocidad de llenado: Hay un flujo rápido del metal a todas las partes de la estructura. Las turbulencias fueron menores localizándose específicamente en el extremo final del bebedero por choque del metal (Figura 16).

En este diseño de bebederos se observó una mayor velocidad de llenado si se compara con los demás bebederos estudiados.

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Figura 12. Velocidad de llenado de la aleación con bebedero de barra curva o de Rousseau

con dos conectores.

Figura 13. Secuencia de enfriamiento de la aleación en bebedero de barra curva o de Rousseau con dos

conectores.

Figura 14. Porosidad por contracción con bebedero de barra curva o de Rousseau con dos conectores.

Figura 15. Temperatura de llenado de la aleación con bebedero de barra curva o Rousseau con tres

conectores.

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Figura 16. Velocidad de llenado de la aleación con bebedero de barra curva o de Rousseau con tres

conectores.

Figura 17. Secuencia de enfriamiento de la aleación con bebedero de barra curva o de Rousseau con tres

conectores.

Secuencia de enfriamiento: Al igual que en los de-más diseños estudiados, el metal comienza a en-friar y solidificar a nivel de las líneas terminales, siendo el póntico y la barra reservoria lo último en solidificar, generando puntos críticos y porosidad por contracción a este nivel. (Figura 17)

DiSCUSiÓn

Para lograr el colado satisfactorio de las nuevas aleaciones de metal base se han hecho modifi-caciones en las técnicas de colado. Pese a estas modificaciones, problemas como la porosidad por

contracción, la dificultad en el ajuste de estructuras y en la obtención de márgenes redondeados aún se asocian comúnmente a la fundición de aleaciones de metal base.(29)

Con el fin de visualizar el comportamiento de es-tas aleaciones durante el proceso de colado, en el presente estudio se compararon la temperatura de llenado, velocidad de llenado y secuencia de enfriamiento de una aleación a base de níquel-cromo, en cuatro distintos diseños de bebederos.

Se observó diferencia entre los diseños de barra transversa y los de Rousseau en cuanto a velocidad de llenado de la aleación. Los bebederos de Rous-seau, en especial el de tres conectores, mostraron mayor velocidad de llenado, rápida distribución del metal dentro de la estructura molde y significativa reducción de turbulencias.

Naylor (2) afirma que para lograr un colado sa-tisfactorio las turbulencias deben minimizarse. El camino por el cual el metal fluye debe ser liso, progresivo y sin impedimentos. La eliminación de

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curvas cerradas y constricciones son acciones reco-mendadas para evitar turbulencias y atrapamiento de gases dentro del colado.

Shiguemura (8) dice que es imposible evitar del todo las turbulencias en colados de estructuras complejas. El autor plantea que la razón por la que el molde de la estructura debe ser llenado rápidamente, radica en permitir que las burbujas de aire tengan más tiempo de salir a flote desde la estructura molde hacia los canales de bebederos. Sin embargo esta alta velocidad de llenado reque-rida conduce de por sí a turbulencias durante el colado. Los ángulos agudos en el revestimiento a consecuencia de un inadecuado diseño de bebe-deros pueden provocar aceleración perjudicial de la velocidad del metal, provocando un desgaste o erosión del revestimiento y por ende la distorsión del molde de la estructura. (2, 10,17) Los bebede-ros de barra curva o de Rousseau son redondea-dos en su diseño con menor cantidad de ángulos, presentando así menos interferencias en el camino

del metal, menos turbulencias y atrapamiento de gases, si se comparan con los diseños de barra transversa.

La velocidad de entrada de una aleación en un colado por centrífuga es presenta un flujo turbu-lento de la misma y el inevitable atrapamiento de gases. (21)

La diferencia entre los mecanismos de acción de las distintas máquinas de colado, como factor influyen-te en la velocidad de empuje de la aleación fue un factor controlado en esta investigación, mediante la simulación de colado a presión vacío.

Por otro lado la fuente de calor debe ser apropia-da para obtener la fundición de la aleación. Esta debe ser capaz de fundir la aleación permitiendo que alcance el punto de mayor fluidez para la reali-zación del colado. El calentamiento prolongado de la aleación causado por un inapropiado uso de la llama del soplete puede evitar que esta logre la flui-dez requerida para el llenado del molde. Tempera-turas muy elevadas pueden quemar componentes secundarios de la aleación a través de vaporización y/o oxidación. (17)

La variación de viscosidad por sobrecalentamiento de la aleación puede causar turbulencias durante el colado.(8) En este estudio esta variable fue con-trolada mediante la simulación de fundición de la aleación por inducción eléctrica.

En los cuatro diseños de bebederos comparados el comportamiento del metal en cuanto a tempe-ratura de llenado fue muy similar, notándose una ligera diferencia en los diseños de Rousseau que mostraron menos pérdida de temperatura durante el llenado de las líneas terminales. Esto podría de-berse a que la mayor velocidad facilita el llenado de la aleación en todas las partes de la estructura a la misma temperatura.

Figura 18. Porosidad por contracción con bebederos de barra curva o de Rousseau con tres conectores.

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En cuanto a la secuencia de enfriamiento, el com-portamiento del metal fue igual en los cuatro di-seños de bebederos. El metal comienza a enfriar y solidificar a nivel de las lineas terminales, siendo el póntico y la barra reservoria tanto transversa como curva lo último en solidificar, generando puntos crí-ticos y porosidad por contracción a este nivel. Esto concuerda con Naylor que afirma que todos los co-lados presentan porosidad en el área que solidifica de último.(17)

Es importante tener en cuenta que a medida que el metal va solidificando, se contrae creando una especie de succión. Para lograr un colado comple-to esta fuerza de succión debe ser capaz de atraer metal adicional desde una fuente reservoria adya-cente. (17, 29)

Zhang (30) observó que el tiempo de solidificación de la aleación fue igual en los cuatro bebederos por él estudiados, concluyendo que las técnicas de simulación numérica proveen de manera efectiva el estudio de la secuencia de solidificación del colado dental.

Lo anterior concuerda con los resultados obtenidos en esta investigación, donde no se observó diferen-cia en cuanto a la secuencia de enfriamiento y so-lidificación entre los cuatro diseños de bebederos.

Se puede inferir que a pesar de que la temperatura de llenado puede estar relacionada a la velocidad con la cual la aleación llena el patrón ésta jun-to con la secuencia de enfriamiento parecen de-pender más del tipo, composición y propiedades físico-mecánicas de la aleación que del diseño de los bebederos

Los diseños de bebederos de barra transversa y de barra curva o de Rousseau son igualmente efecti-vos en cuanto a la eliminación de burbujas de aire, siempre y cuando sea usados apropiadamente.(8)

La solidificación prematura de la aleación predicha durante una simulación numérica se puede rela-cionar con la aparición de poros en el colado a consecuencia del bloqueo de la vía de escape de gases. (21)

Para este estudio hubiese sido interesante realizar de manera experimental en el laboratorio el colado de las estructuras montadas en los distintos diseños de bebederos, para establecer los efectos de las variables estudiadas en el colado final.

Sin embargo, en este estudio se encontró que la simulación numérica es una herramienta útil para determinar de manera científica cómo se comporta el metal en cada diseño de bebedero.

En futuras investigaciones se sugiere establecer me-diante simulación numérica:

La relación entre la velocidad de llenado y el ajus-te final de la restauración, la comparación del comportamiento de metal base en otros diseños de bebederos para prótesis fija y los resultados de colados reales con los obtenidos a través de la simulación numérica; de igual manera se sugiere evaluar el comportamiento de aleaciones de cobal-to-cromo en sistemas de bebederos utilizados para prótesis parcial fija.

ConClUSioneS

El diseño de bebedero de barra transversa de tres conectores mostró llenado más simultáneo de la estructura comparado con el bebedero de barra transversa de dos conectores.

En el bebedero de Rousseau de tres conectores se observó un llenado más rápido del póntico. De igual manera el bebedero de Rousseau con tres co-nectores presentó un comportamiento superior del metal durante el llenado de la estructura molde. Los

Page 13: RehabilitaCiÓn oRal - UNICIEO · tenido de metales nobles, aleaciones de metales nobles y de metales base, procesadas mediante diferentes sistemas de colado para la obtención de

Rehabilitación OralSimulación numérica del proceso de colado de una aleación de níquel cromo utilizado en cuatro tipos de bebederos

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bebederos de Rousseau en general alcanzaron ma-yor velocidad de llenado permitiendo a la aleación llegar a todas las partes del molde de la estructura a la misma temperatura. Presentan menos turbu-lencias por su diseño curvo y libre de interferencias

Por otro lado los, los bebederos de barra transver-sa presentan más cantidad de ángulos en su di-seño, generando más turbulencias, atrapamiento de gases y repercutiendo en la rapidez con que la aleación llena el molde de la estructura.

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