ANÁLISIS MICROESTRUCTURAL DE CLAVOS Y ESTACAS DEL MINERAL DE CHAÑARCILLO, UBICADO EN LA REGIÓN DE ATACAMA

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1 ANÁLISIS MICROESTRUCTURAL DE CLAVOS Y ESTACAS DEL MINERAL DE CHAÑARCILLO, UBICADO EN LA REGIÓN DE ATACAMA C. Aguilar, L. Navea, L. Valderrama Departamento de Metalurgia. Universidad de Atacama. Av. Copayapu 485, Copiapó-Chile. ceaguilar@uda.cl RESUMEN El mineral de Chañarcillo fue descubierto en el año 1832 por el minero Juan Godoy. El yacimiento minero se encuentra a 73 km al sureste de la ciudad de Copiapó. La explotación de este yacimiento de plata trajo prosperidad y abundancia no sólo a la economía regional sino también a la nacional. Gracias a sus riquezas fue posible que la naciente Republica de Chile cancelara su deuda externa con Inglaterra en el siglo XIX. En su auge, el pueblo llego a tener habitantes, teniendo una escuela, una iglesia y un teatro. El pueblo se encontraba en uno de los desiertos más inhóspitos del planeta, el Desierto de Atacama. En el presente trabajo se recopilaron algunos vestigios de materiales metálicos que han llegado a nuestros días para su análisis y estudio desde un punto de vista metalúrgico. Se encontró una serie de clavos usados en la construcción del campamento y estacas empleadas en las labores mineras que fueron analizadas mediante estudios de metalografía óptica y espectroscopia óptica de emisión. De acuerdo a los resultados obtenidos, se concluyó que el material de fabricación de los clavos y estaca es de hierro pudelado, por lo tanto su confección se sitúa alrededor de la mitad del siglo XIX. Palabras Claves: Mineral de Chañarcillo, hierro pudelado

2 1. INTRODUCCION Este importante yacimiento fue descubierto en 1832 [1] por Juan Godoy, minero oriundo de la ciudad de Copiapó. El mineral se encontraba a 73 kilómetros al sureste de Copiapó como se observa en la figura 1 [2].La mina Chañarcillo fue un yacimiento de plata y su funcionamiento fue una de las más importantes del mundo. Al respecto Vicuña Mackenna señalaba: Cuando llueve todos se mojan, pero en Atacama se mojan de plata. Su explotación causó el enorme auge económico y político de la región en la segunda mitad del siglo XIX. El presidente Don José Joaquín Prieto señalo en 1944 que el descubrimiento de la mina de Chañarcillo había sacado a Chile de la postración de ese momento y al gobierno de la bancarrota. La riqueza de la mina de Chañarcillo permitió entre otras cosas, cancelar la deuda externa que mantenía Chile con Inglaterra desde Para explotar este yacimiento se necesitó gran cantidad de mineros, por tal motivo, se estableció un poblado en las cercanías del mineral denominado Placilla de Juan Godoy o simplemente la Placilla como era llamado por los mismos mineros. Este poblado hervía en actividad, tenía una escuela, una iglesia, un cementarlo y por supuesto como pueblo minero algunas cantinas. Este pueblo llego a tener alrededor de 4000 habitantes. Alrededor de la mitad del siglo XIX llego a Chañarcillo el primer ferrocarril, que en sus principios fue rechazado por los habitantes de la ciudad de Copiapó. La figura 1c entrega un esquema del trazo de la línea del tren para aquella época. La misión del tren consistía en trasladar mineral de la mina hasta el puerto de Caldera Figura 1. Mapas norte y centro de Chile, localización de las ciudades de la región de Atacama y extensión de la vía de ferrocarril alrededor de La figura 2 muestra una imagen actual del sitio donde se encontraba el poblado Placilla de Juan Godoy y la figura 3 las ruinas del cementerio. El mineral de Chañarcillo se caracterizo porque tenía varias entradas o piques, la figura 4 muestra dos entradas, la primera con una entrada inclinada y la segunda vertical. Figura 2. Fotografía actual de la zona donde se encontraba el poblado de Placilla de Juan Godoy.

3 2. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Figura 3. Al lado izquierdo arriba se muestran los restos del cementerio de Placilla de Juan Godoy. Se procedió a recorrer la zona donde se encontraba el antiguo poblado de Placilla de Juan Godoy para realizar una búsqueda de vestigios de clavos de construcción y estacas usadas en labores mineras. Se encontraron varios calvos cuadrados y estacas. Las muestras encontradas se prepararon para el análisis metalográfico, con una secuencia de papel lija con tamaño de grano de 120, 220, 320, 400, 500, 600, 750 y Posteriormente se pulió a espejo con alúmina 1 (tamaño de partícula de 1 μm), alúmina 2 (tamaño de partícula 0,5 μm) y alúmina 3 (tamaño de partícula 0,05 μm) y luego se atacó con Nital al 2% por un periodo de tiempo de 10 seg. El análisis químico de espectroscopia se realizo en un espectrómetro de emisión óptica marca SPECTROLAB. La caracterización metalográfica de las muestras se realizó en un microscopio óptico marca Zeiss, modelo AXIOTECH. 3. RESULTADO Y DISCUSION En el sector donde estaba el pueblo de Placilla de Juan Godoy se encontraron diferentes piezas como clavos de construcción y estacas. Los clavos son de sección cuadrada y de diferentes ancho y largo, como se observa en la figura 5a. El clavo F (el más pequeño) tiene un largo de 4 cm y el clavo A (el mayor) de 11 cm aproximadamente. La sección transversal de igual manera es diferente, para el clavo F es cercana a 0.3x0.3 mm, el clavo C alrededor de 1x1 cm y clavo A cerca de la cabeza posee una sección de 0.6x0.6 mm y se va adelgazando hacia la punta. Por otra parte, la punta de estaca posee un diámetro de 2.5 cm, figura 5c. Finalmente se debe mencionar que todas las piezas encontradas poseen una capa de oxido en la superficie característica de materiales ferrosos. Figura 4. Dos diferentes entradas al mineral de Chañarcillo, pique con entrada inclinada y pique con entrada vertical. El presente trabajo tiene como objeto analizar desde un punto de vista metalúrgico algunos vestigios de materiales metálicos que han llegado a nuestros días. Se analizaran una serie de clavos usados en la construcción del campamento y estacas empleadas en las labores mineras. Para analizar el tipo de material se realizaron estudios de metalografía y espectroscopia óptica de emisión de ambos materiales.

4 Figura 5. clavos encontrados, imagen aumentada del clavo C y punta de estaca. La tabla I muestra el análisis de espectroscopia de emisión óptica para el clavo C mostrado en la figura 5a. Del análisis respectivo se obtiene que los promedios de porcentaje de carbono, silicio, manganeso y azufre son: 0.048, 3.19, y 0.116, respectivamente. Así se observa que la cantidad de carbono presente en el clavo es baja. La figura 6 muestra algunas imágenes de la metalografía. En ella es posible observar que hay una gran cantidad de escoria presente en el material orientada en sentido. Debido a los porcentajes de elementos dados en la tabla I, los compuestos de escoria son silicatos de manganeso y en las metalografías no se observa presencia de perlita, debido al bajo porcentaje de carbono. Tabla I. Análisis de espectroscopia de emisión óptica de clavo C, figura 5a. Análisis Análisis Análisis Elemento % C % Si % Mn % P % S % Cu Figura 6. Metalografías clavo C mostrado en la figura 5a (100X). En la tabla II se entregan los resultados del análisis de espectroscopia de emisión óptica para la estaca mostrada en la figura 5c. De la tabla mencionada se puede obtener los promedios de porcentaje de carbono, silicio, manganeso y azufre, los que resultaron ser: 0.068, 4.89, y >0.504 respectivamente. Al igual que en el caso del clavo analizado, el porcentaje de carbono es bajo. Observando una imagen metalográfica de la estaca, figura 7, se aprecia que existe también una cantidad apreciable de escoria presente en el material. Debido a los porcentajes de los elementos mostrados en la tabla II, la composición de la escoria es un silicato de manganeso.

5 La cantidad de escoria encontrada en la estaca es bastante superior en comparación a la encontrada en el clavo, sólo basta observar las figuras 6 y 7. Otro rasgo característico de la imagen 7 es el hecho que la escoria esta orientada en un sentido. Tabla II. Análisis de espectroscopia de emisión óptica de estaca, figura 5c. Análisis Análisis Análisis Elemento % C % Si % Mn % P % S >0.504 >0.504 >0.504 % Cu Finalmente el aire con oxido carbono salía por la chimenea. La descarburización aumentaba la temperatura de solidificación, por lo que al final del proceso se obtenía una masa pastosa que se forjaba para eliminar la escoria presente. El proceso no era eficiente por tal motivo siempre quedaba una cantidad de escoria en el material que se orientaba en el sentido de la forja, como se observa en las figuras 6 y CONCLUSIONES A partir del análisis de composición y observación metalografía se puede decir que los materiales de fabricación de los clavos y estaca corresponden a hierro pudelado. AGRADECIMIENTOS Los autores desean expresar sus agradecimientos al señor Lincoyan Montiel V. por el apoyo prestado para la realización de este trabajo. 5. REFERENCIAS 1. Libro publicado por L. Montiel. Copiapó 2005, reseña histórica. Figura 7. Metalografía punta de estaca mostrada en la figura 5c (100X). En resumen se puede decir que existen varios aspectos microscópicos y químicos iguales en los materiales del clavo y la estaca; la metalografía consiste en una estructura con granos grandes con presencia de escoria, no se observa la presencia de perlita y hay una matriz de hierro con inclusiones de escoria alargadas en un sentido. Por los antecedentes, mencionados, se podría inferir que los clavos y estaca estudiados deben pertenecer al periodo en el cual el mineral de Chañarcillo funcionó, es decir, entre 1832 y Con la información señalada los materiales de construcción de los clavos y estaca corresponderían a hierro pudelado, denominado en ingles Puddle Iron. Este material se fabricaba a través de un proceso llamado Hand Puddling Processes [3.]. El proceso consistía en que la masa inicial de hierro se refinaba por oxidación. Una corriente de aire se hacía pasar a través de una parrilla donde se colocaba carbón. El aire en contacto con la masa pastosa constantemente refinaba a este. 2. L. Navea, C. Aguilar, J. Palacios, L. Valderrama, B. Zazzali. Jornadas SAM/CONAMET 2005 MEMAT Sociedad Chilena de Metalurgia y Materiales Asociación Argentina de Materiales, Mar del Plata-Argentina, The Making, Shaping and Treating of Steel. Edited by Harold E. McGannon. Eighth Edition, United State, 1969.