insumos_fluidos.pdf
of 6
Transcript of insumos_fluidos.pdf
-
8/16/2019 insumos_fluidos.pdf
1/6
WWW.METALACTUAL.COM
I N S U M O S
58
En la actual situación de la industria, la supervivencia delos talleres metalmecánicos está relacionada con la po-sibilidad de reducir los costos en la producción. La clavees lograr una manufactura eficiente a largo plazo, para
esto es necesario tener en cuenta cada elemento delmecanizado.
Entre los factores que intervienen en el arranque de vi-ruta, continuamente se mencionan los materiales; ma-quinaria; herramientas o incluso los sistemas de sujeción,como aspectos relevantes para obtener los mejores re-sultados y lograr ser competitivos. No obstante, no sedebería dejar por fuera los lubricantes o fluidos de corte;sin duda, un insumo decisivo a la hora de reducir costosal mecanizar.
Foto: www.pressreleasefinder.com
Fluidos de Corte,Más que un Simple Insumo
Equivalen al10% del costototal de lasherramientas.
Los actuales procesos demecanizado no serían
posibles sin la utilizaciónde los lubricantes,
refrigerantes y taladrinas, su importancia es tal que se pueden comparar conlas herramientas o los
parámetros de corte, el usocorrecto de estos fluidosdetermina la productividad
y eficiencia del maquinado,así como la seguridad deloperario.
Metal Actual
-
8/16/2019 insumos_fluidos.pdf
2/6
5
WWW.METALACTUAL.COM
INSUMOS
El fluido de corte es tan importantecomo el recubrimiento o la geome-tría del inserto. Una elección inco-rrecta del refrigerante puede hacerque la viruta no se evacue bien, oque la temperatura en el punto detrabajo supere la requerida para elproceso, lo que puede afectar laspiezas.
Igualmente, el mantenimiento y dis-posición deficiente de este insumogenera desperdicios y pérdidas de di-nero, aumento de costos de produc-ción, a la par que disminuye la com-petitividad del taller. Sin mencionar,los riesgos inherentes para la saludde los operarios y el impacto para elmedioambiente.
Con el fin de aclarar las dudas al res-pecto de este tema, a continuaciónse explican algunas pautas para rea-lizar una selección adecuada del flui-do de corte, además se muestran lasprincipales causas y soluciones de losproblemas más frecuentes a la horade trabajar y las recomendacionespara el correcto uso y mantenimien-to de los refrigerantes.
La lubricación y refrigeración
correcta de la zona de corte genera
la reducción de tiempos muertos,más horas productivas y mayor
rendimiento de la inversión.
Selección del ProductoAdecuado
Conforme ha evolucionado la tecno-logía, las máquinas-herramientas ylos procesos; así mismo, el universode los refrigerantes, aceites y emul-siones es cada día más variado y
complejo; los fabricantes han desa-rrollado una amplia gama de fluidospara corte de metales, cuya seleccióndepende de variables tales como elproceso y material a mecanizar, elagua en la que se va a emulsionar elaceite, los sistemas de conducción yla filtración, entre otros.
Antes de entrar de lleno a la des-cripción de los diferentes tipos de
productos, conviene definir qué esun fluido de corte. De hecho, la pa-labra fluido es el término más pre-ciso para distinguir a toda la gamade líquidos que se usan para enfriar(refrigerar) y/o lubricar las piezas detrabajo cuando se mecanizan.
Estos insumos se emplean para re-ducir el calor y la fricción en el con-
junto herramienta-pieza, con el finde evitar que se quemen ambos ele-mentos. La aplicación de fluidos decorte, también contribuye a eliminarlas virutas y partículas de metal quese desprenden, lo que finalmentepromueve la calidad del acabadoy prolonga la vida útil de la herra-mienta, algunos ingredientes delfluido también actúan como protec-tores de la corrosión y oxidación.
Tal como explica el ingeniero mecá-nico de la Universidad Nacional deColombia Jhair Meneses, experto entemas de lubricación, en una clasifi-cación básica los fluidos para meca-nizar se pueden agrupar en: aceitesde corte sin diluir y soluciones dilui-das, comúnmente llamadas taladri-nas. En general, la función de lubri-cación se realiza mejor mediante los
fluidos a base de aceite, mientras larefrigeración (enfriamiento) se ob-tiene a través de los productos dilui-dos en agua.
El primer grupo; los aceites de cortepuros, pueden ser productos deriva-
dos del petróleo, vegetales o mixtos,con contenido de aditivos y mejora-dores, azufre y cloro, entre otroscomponentes. Dado su bajo desem-peño en la refrigeración y su alta lu-bricidad, pueden ser usados para re-peticiones ligeras de trabajo de unsolo husillo, donde no hay que me-canizar materiales difíciles o aleacio-nes. Básicamente, se usan en opera-ciones donde hay que preferir lalubricación, a baja velocidad y decorte profundo.
Recientemente, los fabricantes deestos productos han desarrolladoaceites complejos con Aditivos dePresión Extrema, también conocidosen inglés como Extreme Pressure(EP), con altas prestaciones antico-rrosivas, con propiedades antiman-chas que les permiten prevenir ladecoloración de materiales sensi-bles. Dichos aceites cuentan con ex-celente capacidad antifricción, son
F
o t o : w w w . f r a u n h o f e r . d e
F
o t o : m b . c
i s i o n . c o m
El uso de fluidos de corte es indispensable para los mecanizadosconvencionales, entre estos el torneado y fresado, además paralos procesos especiales como el bruñido.
-
8/16/2019 insumos_fluidos.pdf
3/6
60 INSUMOS
WWW.METALACTUAL.COM
Los fabricantes de aceites y refrigerantes han logrado mejorar la prestación de sus productos, con excelentes resultados para el corte ydisminución del daño al medio ambiente.
F o t o :
w w w . f r a u n h o f e r . d e
anticorrosivos y muy estables. Ade-más, la industria también ha desa-rrollado aceites de corte especialespara operaciones de roscado y ma-chuelado, o para aquellas en dondela remoción de material es muyfuerte.
Los aditivos EP proveen una forma
de lubricación más fuerte y estableen la interface de la rebaba-herra-mienta. Adicionalmente, crean unapelícula de protección sobre la su-perficie de la pieza la cual evita quela viruta que se desprende se sueldeal material o la herramienta por elcalor excesivo.
Por su parte, las taladrinas, es decir,aquellos aceites fabricados para serdiluidos en agua y formar un líquidolechoso, se subdividen en cuatro ca-tegorías dependiendo de la cantidad
de aceite que se encuentre en el aguaasí:
a. Soluciones emulsificadas o emul-siones oleosas: son suspensionesde aceite en agua que se lograngracias a agentes emulsificantes yotros minerales (jabón o materia-les jabonosos), los cuales rompenel aceite en pequeñas partículas ylas mantienen dispersas en el agua.
F o t o : u n i s t . c o m
Sistema interno de lubricación de un centrode mecanizado de tres ejes.
F o t o : w w w . f o g b u s t e r . c o m
Contienen aceite mineral, agua,agentes antiespumantes y bioci-das, agregados para controlar elcrecimiento de microorganismos,entre otros ingredientes.
Los fluidos emulsificables combinan
sus propiedades de lubricación y de
prevención de la formación de hongos
y bacterias con las excelentes caracte-rísticas de enfriamiento del agua.
Gracias a sus propiedades de en-friamiento y lubricación, las emul-siones son más efectivas en opera-ciones de mecanizado a grandesvelocidades y bajas presiones acom-pañadas por una generación de ca-
lor considerable. Pueden ser usadospara operaciones de corte de altasexigencias mientras estas no impli-quen trabajar con materiales dedifícil maquinado. Estas emulsio-nes también pueden ser empleadasprácticamente para todas las ope-raciones de esmerilado.
Los fabricantes distribuyen aceitesemulsificables como concentradospara que el usuario los preparemezclándolos con agua en una re-lación de una (1) parte de aceite enveinte (20) partes de agua. Hoy hay
gran variedad de estos productos,adicionados con fósforo, grasa ve-getal o animal o incluso aditivos EP.
b. Soluciones semi-sintéticas: son unacombinación de fluidos químicoscon aceites emulsificables en agua.Específicamente, son emulsionesque contienen entre el 5 al 40%de aceite en la formulación y cuyotamaño de partícula del aceite va-ría de 0.01 micras a 0.10 micras dediámetro. Poseen típicamente dosveces la cantidad de emulsifican-te en la formulación con respecto
al aceite. Contienen una serie deaditivos químicos para mejorar las
-
8/16/2019 insumos_fluidos.pdf
4/6
6INSUMOS
WWW.METALACTUAL.COM
condiciones de rancidez, estabilidad en el pH e inhibido-res de corrosión
c. Soluciones sintéticas: no contienen nada de aceite mine-ral en su formulación, en su lugar poseen un polímerolubricante que trata de emular las necesidades de lu-
bricación que poseen las emulsiones por poseer aceiteen su formulación. Todos estos fluidos cuentan con ex-celentes propiedades refrigerantes y algunos tambiénofrecen buena lubricación.
d. Soluciones neosintéticas: son taladrinas sintéticas de úl-tima generación, con altos contenidos de glicoles y éte-res sintéticos complejos disueltos en agua. Son especia-les para cortes y mecanizado avanzado.
G r a f i c o : M i l a c r o n M
e x i c a n a S a l e s , S . A .
Clasicación de los uidos de corte
Debido a que el agua tiene un
calor específico, alta conductividad
térmica y alto calor de vaporización,
es uno de los más efectivos
métodos de enfriamiento conocidos.
Para el ingeniero Meneses, la selección del fluido decorte debe basarse en los siguientes aspectos: tipo deoperación o mecanizado; metal a cortar; material de laherramienta; condiciones de maquinado (velocidad decorte, alimentación, profundidad, etc).
Quizás entre estos el más importante es el proceso a rea-lizar y sus características. La operación más difícil exigemayor nivel de fluido con propiedades refrigerantes.
Entre los mecanizados más exigentes se encuentra elesmerilado, torneado, fresado y el planeado. Así mismo,los procesos de taladrado y roscado requieren fluidos decorte especiales con mayores caudales para una correctaevacuación de la viruta.
Bolívar explica que como regla general los aceites de cor-te puros deben ser utilizados a velocidades de corte me-nores a 30 m/min, y si contienen aditivos EP pueden alcan-zar velocidades mayores, hasta 60 m/min. La razón es quea velocidades mayores la acción química de los aditivosdisminuye, a tal punto de anularse por completo.
Por su parte, para muchas operaciones de altas veloci-dades como el torneado o fresado CNC, el mayor bene-ficio se obtiene con los fluidos solubles en agua, por suscaracterísticas de enfriamiento superiores. No obstante,hay que tener claro que los productos con mayor pro-porción de agua se emplean en los materiales sencillos
Ingredientessolubles en aceite
Aceite
IngredientesSolubles en agua
Agua
Dilución
Aparencia
Solucionessintéticas
5 -10% 5 -10% 5 -15% 100%
CLARA BRUMOSA LECHOSA CLARA
Solucionessemi-sintéticas
Aceitesoluble
Aceites decorte
sin diluir
Ventajas y limitaciones de los uidos de corte según su clasicación básicas
Aceites de corte sin diluir Aceites solubles Soluciones semi-sintéticas Soluciones sintéticas
Ventajas
Excelente lubricidad Excelente lubricidad física Buena reducción de calor Muy l impio, antihongos y bactericida
Excelente control de la viruta Reducción de calor Buena lubricidad física Excelente reducción del calor
Larga vida útil Disposición sencilla Aspecto claro y limpio No se ve afectado por el agua dura
Disposición sencilla Excelente control de la viruta Baja espuma
Cuentan con buena duración No hay fugas de aceite
Mezcla transparente
Limitaciones
El llenado del tanque es costoso Suelen contener Residuosde hidrocarburos pesados
Puede generar espuma excesiva Lubricidad física deciente
Exceso de generación de calor Suelen ser afectados por
el agua dura Afectados por el agua dura No contiene películas protectoras aceitosas
Riesgo de incendio Bruma azul, n iebla, humo Generalmente diseñados para operaciones ligeras o
moderadas.
Riesgo de supercies resbaladizaso sucias
Las nieblas pueden generar corrosión en la parte supe-rior de las maquinas o cabinas de maquinado.
Alta neblina de aceite en el aire
-
8/16/2019 insumos_fluidos.pdf
5/6
62 INSUMOS
WWW.METALACTUAL.COM
de maquinar y operaciones básicas donde el aumento decalor es un problema.
En cuanto a los materiales, el experto recomienda aseso-rarse previamente con el proveedor de la materia prima;
ya que, por ejemplo, algunas aleaciones de cobre no de-berían ser maquinadas con aceites de corte que tenganalto contenido de azufre, debido a que este elementomancha la superficie de la pieza.
Materiales como el aluminio, aleaciones de magnesioy zinc y en ocasiones los aceros galvanizados, puedenser atacados por algunos ácidos o alcaloides contenidosen los fluidos. Igualmente, los aditivos de cloro y azufrepueden manchar algunas aleaciones de aluminio. Otraregla es que el magnesio y sus aleaciones, nunca debenser maquinados con fluidos que contengan nitritos, enlugar de estos, se puede usar emulsiones ricas en aceitecon un pH aproximado de ocho.
También conviene considerar que el efecto inhibidorde los compuestos contra las bacterias y el moho de losaceites se pierde rápidamente cuando se corta materia-les de fundición o hierro. Por ello, para estos materialesse recomienda emplear fluidos o aceites con excelentespropiedades antibacteriales.
Principales Problemas
Según comenta el ingeniero Meneses, algunas veces losempresarios consideran los aceites de corte como ungasto (mal) necesario, que no genera mayor utilidad; sin
embargo, la realidad es otra. La adecuada elección delos fluidos se puede convertir en un factor determinanteen la productividad del negocio, no sólo por los benefi-cios que le aporta al mecanizado, sino también por losproblemas que se pueden prever al saber elegir.
Los problemas más frecuentes son:
– Degradación bacteriana: el factor de limpieza es uncriterio importante para la valoración de la calidad delfluido de corte, ya que debido al crecimiento de las bac-terias, las emulsiones contaminadas pueden dañar lasmáquinas, la calidad de las superficies de las piezas tra-tadas, así como de las herramientas: la lubricidad de laemulsión se reduce y las herramientas dejan de estar su-
ficientemente protegidas contra el desgaste. Por eso, esimportante confirmar la compatibilidad del lubricantede mecanizado con cada máquina.
Otros efectos indeseados es la aparición de residuosgomosos, que se adhieren en las distintas partes de losequipos, llegando incluso a tapar tuberías y causar unincremento considerable en las operaciones de manteni-miento de dichos equipos.
Los fluidos de corte más comunes usados hasta ahorarequieren la adición de bactericidas como conservantes,
bien durante su puesta en marcha o bien durante su uso
en producción, no obstante estos componentes puedencausar graves perjuicios para la salud de los trabajado-res, por ello es importante asesorarse con el distribuidorsobre de la seguridad del insumo, y particularmente queno contenga nitritos.
– Corrosión y oxidación: Por lo general, hay que descon-fiar de los fluidos de bajo costo, ya que no contienen su-ficientes ingredientes anticorrosivos, por lo que puedencausar no solo daños en el conjunto herramienta-pieza,sino también en la máquina y sus componentes.
– Rancidez (malos olores): Por la naturaleza misma delproceso, los fluidos y aceites de corte tienen una vidaútil determinada, al terminar la vida útil se les conoce
como taladrinas agotadas; existen dos causas funda-mentales para que las propiedades de las taladrinas seagoten: por un lado el “estrés” mecánico y térmico delproceso sobre el fluido y por otro la acumulación de sus-tancias contaminantes externas, como aceites parásitos,mugre, partículas sólidas y bacterias.
La degradación del producto causa rancidez o malosolores, problema que demanda atención inmediata.Los empleados no toleran el mal olor, pero además estoprovoca también acabados de baja calidad, menor vidaútil de la herramienta y en general bajo desempeño delfluido de corte.
Es importante mantener el fluido de mecanizado limpio,con el fin de lograr un desempeño general favorable, yespecialmente para controlar la rancidez. Para ello hayque realizar análisis periódicos de los fluidos y proveerel mantenimiento de los mismos. Además, promover lalimpieza de máquinas y líneas de producción y una buenahigiene personal, lo cual mantendrán controlados los mi-croorganismos. Algunas medidas adicionales que puedentomarse en cuenta para prevenir la rancidez son: limpiarlos depósitos de fluidos refrigerante completamente an-tes de cargar un mezcla nueva de aceite de corte.
F o t o :
s m e o r g
-
8/16/2019 insumos_fluidos.pdf
6/6
6INSUMOS
WWW.METALACTUAL.COM
– Nieblas y humos: especialmente losfluidos de corte sintéticos tiendena generar nieblas o vaporizaciónen unidades cerradas, las cualesson extremadamente perjudicialespara la seguridad del operador,
para evitar o corregir este pro-blema es necesario verificar el sis-tema de filtración y en dado casoreemplazarlo.
– Exceso de espumas: La formaciónde espuma es considerada típica-mente como una propiedad in-deseable en un fluido de corte demetal. La mayoría de los fluidos decorte de metal tienen buenas pro-piedades para mantener a las má-quinas limpias, provocando espu-ma cuando se agitan. La cantidadde espuma que se forma, dependede la composición química del so-luble, la calidad del agua utilizadapara mezclarlo y el grado de agita-ción del sistema.
En el mecanizado se distinguen dosclases de espumas: La inestable queconsiste de burbujas grandes que serompen rápidamente y raramentecausan problemas en las operacio-nes de corte; y, la espuma estable
Actualidad metalmecánica nacional frente a los uidos de corte
En 2012 la revista “Fabricar” publicó un estudio realizado en Bogotá, sobre los problemas de desgaste,lubricación y corrosión que sufren las empresas metalmecánicas de la capital.
El estudio, basado en múltiples encuestas enfocadas a los consumidores y distribuidores de uidos decorte,, información relevante del Dane y del Ministerio de Industria y Comercio, logró establecer algunasconclusiones sobre el uso de los uidos de corte en Bogotá.
Entre otras, el informe muestra que los uidos más utilizados en el mercado son los aceites sintéticoscon un 85%. También se indica que la mayoría (80%) de los consumidores preeren comprar los uidosde corte en los almacenes distribuidores, pero hay tendencia de compra a trabajadores independientesquienes ofrecen un servicio puerta a puerta (20%). Según el diagnóstico, al momento de realizar la com-pra, la mayoría de los consumidores tienen en cuenta como primer factor de análisis las propiedades deluido, en segundo lugar los efectos ambientales y por último el costo.
Los uidos son comprados en general en galones, la mayoría de los consumidores compran un galóncada tres meses. Un aspecto muy relevante de este estudio fue que la totalidad de los consumidorescoincidieron en que los principales problemas que presentan los uidos son el mal olor, cambio de color
y espesamiento excesivo. Aunque, en los lugares encuestados ninguna persona indicó problemas desalud como consecuencia de los uidos de corte, varios de los entrevistados respondieron conocer dealgunos casos de alergias en varios talleres de la zona.
A su vez, según indica la revista Fabricar, la mayoría de los consumidores estarían dispuestos a pagarun poco más con tal de disminuir la carga ambiental y los efectos en la salud de los operarios que losuidos de corte provocan. Sin embargo, el 60% de los encuestados aseguró no realizar un tratamientoposterior a los uidos de corte y verterlos directamente al sistema de alcantarillado de la ciudad, tan sóloel 20% realiza la disposición con empresas certicadas y otro 20% con recolectores independientes.
Según cifras del Dane, bajo la partida 3203.99.00.00, con la cual se importan entre otros los aceites yuidos de corte, en 2012 Colombia importó un poco más de US$105.612 millones, siendo Estados Unidosel país origen con más ventas hacía Colombia, seguido de México, Brasil y China.
representada en pequeñas burbujasque no se rompen fácilmente y for-man una cubierta densa sobre la su-perficie del líquido. El problema esque la espuma que no se rompe, im-pide ver bien la pieza y causa dañosen los filtros de la máquina; con el finde controlar el nivel de espumas, esimportante realizar el mantenimientoperiódico a la bomba, la boquilla y losfiltros, pues en la mayoría de los casosson los daños del sistema de conduc-ción la causa del exceso de espuma.
Cuide el Agua
Quizás la calidad del agua es unode los factores más importantesque afecta la vida útil del fluido. Laquímica y biología del agua tienenun gran impacto en la efectividaddel enfriamiento y su acción. Para
controlar esto es necesario conocerel nivel de dureza del agua.
La dureza del agua se define comola concentración de todos los catio-nes metálicos no alcalinos presentes
en ella (iones de calcio, estroncio,bario, magnesio en forma de carbo-natos o bicarbonatos y se expresa enequivalentes de partes por millón decarbonato de calcio (CaCO3), lo cualconstituye un parámetro muy signi-ficativo en la calidad del agua.
El agua dura (arriba de las 200 ppm deCaCO3) puede romper algunas emul-siones, lo cual genera exceso de espu-mas y puede generar problemas dedesempeño. El agua suave (por debajode 100 ppm de CaCO3), crea espuma
por agitación y un ambiente propiciopara las bacterias, por lo general elagua para la gran mayoría de los flui-dos debe estar entre 100 y 190 ppm.
Así mismo, es importante considerarel suministro del fluido con el fin deobtener un buen rendimiento en lasoperaciones, especialmente aque-llas con alta tasa de remoción comoel taladrado y roscado.
El volumen del depósito de refri-gerante debe ser unas 5 a 10 vecessuperior al volumen de refrigerante
suministrado por la bomba cada mi-nuto. Es importante contar con uncaudal de líquido suficiente, por ellose recomienda utilizar refrigerante aalta presión (de 10 bar como mínimohasta 70 bar).
Aunque sólo hasta hace algunosaños en Colombia se utilizan las he-rramientas con refrigeración interior,conviene emplear este sistema en losprocesos de machuelado para evitarel atasco de la viruta, en particularen materiales de viruta larga y al ta-
ladrado de agujeros profundos.
Fuentes
• Jhair Meneses. Ingeniero Mecánico. Universi-dad Nacional de Colombia. [email protected]
• Tecnología de Fluidos para el Maquinado yTratamiento superficial de Metales. Luis Mo-rales. Ing. de Aplicaciones. Tritech--Castrol.
• Actualidad de los Fluidos Corte en Bogotá.Revista Fabricar.
A la hora de elegir una taladrina es
muy importante utilizar productos con
el menor número de componentes
nocivos posibles, como los productos
de tecnología biobalance, exentas de
biocidas y fungicidas.
