10 Mecanizado de metales

Mecanizado de Metales

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELL

Módulo Diez

CONTENIDO Sección Uno El corte de metales Introducción Teoría del corte de metales Herramientas de corte Clasificación de los metales según su maquinabilidad

Sección Dos Fluidos para el mecanizado de metales Funciones que deben cumplir

Cambiando las máquinas herramientas de aceites puros a emulsiones Disposición de emulsiones usadas Proceso de disposición Aspectos de salud e higiene Conclusiones Aceites puros para el mecanizado de metales Propiedad humectante Propiedades de extrema presión y lubricantes

Aceites emulsionables

Acción anticorrosiva sobre la máquina y la pieza a mecanizar

Propiedades

Tendencia a la fotmación de humos

Efecto de la calidad del agua sobre la emulsión Preparación de una emulsión Contenido de aceite de una emulsión

Sección Tres Superlubricantes Shell para el mecanizado de metales

Monitoreo y mantenimiento de una emulsión en servicio

Aceites emulsionables

pH durante el servicio

Aceites puros

Contaminación con fugas de aceite (Tramp Oil) Contaminación con polvo metálico Contaminación por bacterias y hongos Métodos para combatir los

Sección Cuatro Selección de un aceite de corte

Mecanizado de Metales Sección Uno EL CORTE DE METAL METALES ES INTRODUCCION Cuando se mecanizan metales se genera calor tanto en el corte como en la fricción de la viruta a lo largo de la herramienta de corte. La temperatura alcanzada depende del balance entre la generación de calor y su disipación o evacuación. Con los fluidos de corte se disminuye el coeficiente de fricción, se alarga la vida útil de la herramienta, se mejora el acabado superficial, se incrementa la producción y se reducen los costos. Hay dos tipos base de fluidos de corte, los cuales se considerarán en detalle en el desarrollo del módulo. Los fluidos miscibles con agua y los aceites puros son las dos categorías de lubricantes para el mecanizado de metales. Shell dispone de un portafolio de productos que cumplen satisfactoriamente todas las operaciones de corte y se cuenta con la tecnología necesaria para cubrir los requerimientos especiales de un determinado caso.


Módulo Diez

TEORIA DEL CORTE DE METALES Los dos principales problemas que se presentan en el mecanizado de metales son el calor y el rozamiento; ambos generados durante la operación. El calor generado puede provenir de las siguientes causas: a. De la energía procedente de la deformación plástica. b. Del rozamiento de la viruta arrancada a la pieza, cuando aquella se desliza por la cara frontal de la herramienta. c. Del rozamiento de la herramienta contra la pieza metálica que se mecaniza. De estas tres causales de generación de calor durante el mecanizado, la primera es la que más incidencia tiene, calculándose en las dos terceras partes del calor total.

Herramientas de Corte La herramienta de corte es muy importante en un trabajo de mecanizado, puesto que si no da el rendimiento adecuado por falta de una buena lubricación y refrigeración, puede ocasionar pérdidas elevadas no sólo por el valor de la herramienta que se pueda dañar y que a veces es muy costosa como en el caso del brochado, sino que hay que agregar el valor de las piezas

Mecanizado de Metales El mayor enemigo de la herramienta es el calor generado durante la operación, pues la temperatura más alta tiene lugar alrededor de ésta produciéndose un reblandecimiento de la herramienta que, junto con la abrasión y la fricción, pueden destruirla rápidamente. Esta acción el progresiva pues al ser la herramienta más blanda se necesita mayor energía para realizar el mismo trabajo, y entonces se aumenta la presión de la herramienta sobre la pieza y en consecuencia la temperatura en la zona de corte. En cualquier operación mecánica, para arrancar viruta de un metal por medio de una herramienta de determinada dureza, el 98% de la energía consumida se convierte en calor.

VIRUTA HERRAMIENTA


Módulo Diez Debido al calor generado, la viruta arrancada por la herramienta se suelda a ella muy cerca del filo cortante, acumulándose en esta zona las virutas metálicas y constituyendo lo que se denomina falso filo; que se está formando y desprendiendo constantemente constantemente durante la operación de mecanizado, siendo precisamente una de las funciones del fluido de corte la de controlar el crecimiento excesivo del falso filo. Como la temperatura que se produce en el mecanizado es alta, se van arrancando algunas partículas de la herramienta produciendo un pequeñísimo cráter exactamente detrás del filo cortante. Este cráter que al principio es muy pequeño, a medida que avanza la operación va creciendo hasta alcanzar el filo que se debilita hasta no poder soportar la presión de trabajo y se fractura. En todo mecanizado, sin importar la dureza de la pieza metálica, al arrancar la viruta se produce una deformación plástica o reblandecimiento. Este efecto mecánico del material tiene lugar en aquella zona de la pieza, anterior a la herramienta de corte que la mecaniza, convirtiéndose también en calor la energía necesaria para conseguir la deformación plástica, con lo cual el problema térmico de la operación se intensifica aún más.

VIRUTA

Para cada herramienta de corte y un material determinado existe siempre una relación inversamente proporcional entre los calores generados en las operaciones de corte y remo-

Mecanizado de Metales ción de la cantidad de viruta, y el ángulo de corte de la herramienta. Esta relación está dada por: Cp=1/a Donde Cp es el calor producido y a es el ángulo de corte de la herramienta. El ángulo está relacionado con el coeficiente de rozamiento entre la viruta y la herramienta de forma que a mayor ángulo menor rozamiento y cantidad de calor producido.


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Mecanizado de Metales CLASIFICACION DE LOS METALES UN SU MAQUINABILIDAD SEG U Los metales se dividen en dos grandes grupos: Ferrosos y no ferrosos.


Módulo Diez en mecanizados de mediana severidad se puede emplear un fluido de corte sin aditivos de extrema presión. Para los aceros de alta aleación, cuya maquinabilidad es más más elevada, se requiere requiere fluidos de corte con aditivos de extrema presión.

El grupo de metales de naturaleza ferrosa está constituido por aquellos materiales de base hierro; o mejor sus aleaciones, pues el hierro puro tiene poca aplicación industrial.

El grupo de metales de naturaleza no ferrosa se subdivide en:

Entre estos materiales los más importantes son:

- Níquel o sus aleacioneS

- Cobalto

- Cobre o sus aleaciones

- Hierro fundido (con considerable cantidad de carbono en su composición química).

- Latón (Cu-Zn)

- El acero al carbono y el de baja aleación.

- Bronces (Cu-Sn)

- Aceros de alta aleació£(e inoxidables, martencíticos y ferríticos.

- Bronces al silicio - Aluminio

- Aceros inoxidables austeníticos.

- Magnesio

- Aceros al carbono, aceros aleados y aceros rápidos.

El Cobalto es un material difícil de mecanizar y deben usarse fluidos de corte con aditivos de extrema presión; al igual que para el Níquel y sus aleaciones.

Si se trabaja con hierro fundido debe hacerse una lubricación en seco o utilizar emulsiones, con el inconveniente que se produzcan lodos, lo que obliga a filtrar el fluido de corte con frecuencia. Para los aceros al carbono y de baja aleación

Para materiales de latón de alta maquinabilidad, al igual que para los bronces fosforados se requieren aceites de corte emulsionables. Para los bronces que no son fáciles de meca-

Mecanizado de Metales nizar, pues sufren los efectos de la deformación plástica, se deben emplear aceites de corte emulsionables con aditivos E.P. de baja o media actividad. En el caso de materiales de Cobre y aleaciones de Níquel-Plata, se usan aceites ligeros de media presión. El Aluminio que posee un coeficiente de dil atación térmica muy elevado requiere alta capacidad refrigerante del fluido de corte. La maquinabilidad del Aluminio es más fácil cuando está aleado con Cobre y difícil cuando está aleado al Silicio.


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Mecanizado de Metales Sección Dos FLUIDOS PARA EL MECANIZADO DE METALES FUNCIONES QUE DEBEN CUMPLIR Lubricar Una buena lubricación reduce la fricción de las superficies en contacto lo que significa un ahorro en el consumo de energía y una menor generación de calor. Por otro lado, se elimina el peligro de fusión de las virutas evitando la soldadura de las mismas a la herramienta y a la pieza en elaboración.

Refrigerar El enfriamiento de las superficies en contacto conserva el templado de la herramienta prolongando su vida y haciendo más duradero su filo. Se reduce la dilatación volumétrica de las masas lo que permite trabajar con tolerancias más estrictas y mayores velocidades de giro y avance.

Limpiar Removiendo las virutas de metal, limaduras, etc., de la zona de ataque se consigue un me jor acabado de las superficies.

Aumentar la producción


Módulo Diez Dado que se reducen los períodos improductivos y además permiten mayores velocidades de giro y avance se disminuyen los tiempos de proceso.

Mecanizado de Metales ACEITES EMULSIONABLES Las emulsiones que trataremos en este módulo son aceite en agua. Estas emulsiones consisten esencialmente de un pequeño porcenta je de aceite emulsificable concentrado (menor al 5% ) disuelto en un volumen dado de agua. El aceite emulsificable usualmente está compuesto de una base mineral, aditivo emulsificador y otros elementos que le aportarán características de inhibición de herrumbre y corrosión, resistencia a la formación de espuma, y en algunos casos especiales, comportamiento de extrema presión. Biocidas son también adicionados para prevenir y controlar el crecimiento de hongos y bacterias que degradan la emulsión y son causantes de enfermedades de la piel. El hecho que estas emulsiones estén principalmente constituidas por agua, ofrece la ventaja de un alto poder refrigerante. Al mismo tiempo, la presencia de aceite mineral, aditivos emulsificadores e inhibidores de corrosión compensan las desventajas básicas del agua como son su corrosividad y un pobre poder de humedecimiento de los metales. Además, el aceite mineral aporta una cierta cantidad de lubricidad. Así como otros tipos de fluidos de corte, las emulsiones también arrastran las virutas del área de corte y previenen daños a la herramienta.


Módulo Diez Las emulsiones aceite en agua son particularmente útiles para operaciones de mecanizado de metales donde el principal requerimiento es una alta capacidad refrigerante para remover el calor producido por la operación de corte y por la fricción, y donde la lubricación de la herramienta no es crítica. Las principales aplicaciones de las emulsiones son, por lo tanto, en aquellas operaciones donde las velocidades de corte son medianamente altas y las operaciones de corte no son severas, como por ejemplo en torneados, fresados, taladrados, corte en frío (sierras), y rectificados. En aplicaciones donde las velocidades son menores, las operaciones de mecanizado más severas y los materiales más duros, la lubricidad del fluido es más importante que su capacidad refrigerante. Por ejemplo, donde la lubricación entre la viruta y la herramienta, y entre la herramienta y la pieza de trabajo es requerida para reducir el calor generado por la fricción y prevenir la soldadura. Estas condiciones existen en el tallado de engranajes, brochado, taladrados profundos, entre otros. Para estas aplicaciones los aceites de corte puros son preferidos.

Mecanizado de Metales PROPIEDADES Para responder satisfactoriamente a las exigencias de sus aplicaciones, un aceite emulsionable debe poseer esencialmente las siguientes características:

Emulsificadores. Los aditivos más importantes para aceites emulsionables, tanto en función como en cantidad, son los emulsificadores. Estos no solamente facilitan la dispersión del aceite en agua, sino que mantienen estable la emulsión.


Módulo Diez como aceite libre. Los emulsificadores se dividen en dos tipos: Iónicos y no iónicos. Los emulsificadores iónicos se disocian en iones positivos y negativos cuando se disuelven en agua y son descritos como aniónicos y catiónicos dependiendo de sí su actividad a nivel superficial es desde el anión o desde el catión, respectivamente. De otro lado, los emulsificadores no iónicos, como su nombre lo indica no se disocian (o ionizan) cuando se disuelven en agua, pero son distribuidos coloidalmente.

Molécula de Emulsibilidad AGUA

AGUA

Parte de la molécula soluble en agua Parte de la molécula soluble en aceite

Los emulsificadores son moléculas bipolares las cuales reducen la tensión superficial y forman películas monomoleculares relativamente estables en la interface aceite/agua. Estas películas previenen que las gotas de aceite fina-

ACEITE

ACEITE

N o ionicas

Ionicas

La reacción de productos como, por ejemplo, alquil fenoles y óxidos de etileno son probablemente el grupo más común de emulsificadores no iónicos y, recientemente, su uso en aceites emulsionables se ha incrementado debido a su habilidad para estabilizar la emulsión.

Inhibición de herrumbre y corrosión La habilidad para proveer buena protección contra la corrosión es una de las propiedades más

Mecanizado de Metales importantes de un aceite emulsionable, la cual se mejora con el contenido de aceite pero garantizando un adecuado rendimiento anticorrosión en su aplicación. Hay dos métodos de prueba estandarizados para evaluar las propiedades anticorrosión de un aceite emulsionable: - El método DIN 51360, parte I, estandariza la prueba de corrosión Herbert. En esta prueba se utilizan virutas del fresado de un acero sobre láminas de hierro fundido o colado. - El método DIN 51360 parte II, usa virutas de hierro gris sobre papel filtrante.

Capacidad antiespumante Como los agentes emulsificantes son surfactantes, las emulsiones pueden tener tendencia a formar espuma. Entre mayor sea la cantidad de emulsificador en el aceite, y la emulsión esté más finamente dispersa, mayor será la tendencia a formar espuma. Esta tendencia también se incrementa con la suavidad del agua usada. Generalmente una dureza mínima de 5od (85 ppm CaCO3) es deseable para minimizar el riesgo de espuma. Una pequeña cantidad de espuma generalmente no causa ningún problema, pero grandes cantidades pueden en algunas circunstancias causar serias dificultades. En estos casos un aditivo antiespumante puede ser usado para dis-


Módulo Diez persar la espuma. Los antiespumantes más comunes son aquellos basados en siliconas pero deben ser utilizados con cuidado pues pueden afectar negativamente los subsecuentes subsecuentes tratamientos superficiales de los componentes procesados. Todos los antiespumantes son activos sólo por periodos relativamente limitados y por ello puede requerirse una nueva adición después de un tiempo de uso. Si el agua es muy suave, es mejor incrementar su dureza antes de preparar la emulsión. Esto se logra adicionando nitrato de calcio a una rata de 30 g por 1°d (17 ppm CaCO3) por 1 m3 de agua. Es mejor disolver el nitrato de calcio en una pequeña parte del agua usada para la emulsión. La concentración resultante debería ser agregada y dispersa en el volumen de agua antes de mezclar el aceite. Solamente sales de suficiente dureza deberían ser adicionadas para prevenir problemas de espuma durante el maquinado. No hay métodos de laboratorio estandarizados para evaluar las propiedades antiespumantes de una emulsión.

Extrema presión Así como en los aceites puros para corte, aditivos extrema presión a base de materiales sulfurizados o clorinados, pueden ser incluidos en la formulación de aceites emulsificables para darle mayor capacidad de soporte de carga y hacerlos útiles para operaciones más severas. Los aceites E.P. emulsionables son normalmen-

Mecanizado de Metales factor importante. Este es el caso de maquinados de materiales duros y con muy bajas velocidades de corte. En algunas operaciones, los aceites emulsionables con extrema presión pueden reemplazar a los aceites puros inactivos o con baja actividad. Para obtener los beneficios de mayor soporte de carga, los aceites emulsionables con aditivos E.P. deben ser usados en mayores concentraciones, por ejemplo ejemplo un 10 a 15% de la solución. La vida prolongada de la herramienta y el acabado superficial obtenido con los aceites emulsionables E.P. compensan su mayor costo.


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Mecanizado de Metales EFECTO DE LA CALIDAD DEL AGUA SOBRE LA EMULSIÓN Como se mencionó anteriormente, las emulsiones usadas en operaciones de mecanizado de metales son usualmente del tipo aceite en agua, es decir agua con un pequeño porcentaje de aceite concentrado disperso en ella. Así las peculiaridades del agua usada pueden tener un efecto significativo sobre la calidad de la emulsión y su rendimiento. Aguas no tratadas son inutilizables por la cantidad de contaminantes y microorganismos que contienen. El uso de agua potable es prácticamente indispensable. Aparte de su limpieza, el agua tiene otras propiedades las cuales pueden afectar la emulsión. Entre las más importantes están:

Dureza Agua dura resulta de las sales de calcio y magnesio disueltas en ella. Estas sales pueden reaccionar con los emulsificadores y otros componentes de los aceites emulsionables para formar compuestos los cuales son insolubles en agua y se separan en forma de natas y depósitos pegajosos. Puesto que algunos de los emulsificadores pueden estar involucrados en estas reacciones, la estabilidad de la emulsión puede reducirse formando natas y separación de aceite. Esto es particularmente probable con los aceites


Módulo Diez aniónicos. Los aceites emulsionables son diseñados para producir emulsiones estables en agua con un cierto grado de dureza, normalmente hasta 20od (cerca de 350 ppm CaCO3). En muchos casos puede resultar más barato usar agua blanda. Sin embargo, si todas las sales duras son removidas hay una mayor tendencia de la emulsión a formar espuma y es por lo tanto más adecuado usar aguas parcialmente blandas o mezclar aguas duras con aguas totalmente blandas para obtener una dureza aproximada de Ca de 5 - 10od (85 - 175 ppm CaCO3). Aguas muy duras pueden ser ablandadas por la precipitación del calcio y el magnesio con químicos; por ejemplo, con fosfato trisódico o carbonato de sodio. Actualmente es mucho más común usar intercambiadores iónicos los cuales son simples de operar, monitorear y mantener. La estabilidad de los aceites emulsionables cuando son mezclados con agua dura es evaluada por el método DIN 51367. 51367. En este método la estabilidad es indicada por un porcentaje del 5% de emulsión que se separa después de 24 horas, en comparación con una emulsión fresca de la misma concentración. La emulsi ón es hecha con agua cuya dureza es de 20 od (cerca de 350 ppm CaCO3).

Mecanizado de Metales Valor de pH El pH de un líquido muestra si este es ácido, neutro o alcalino. El pH del agua usada debería ser neutro, p.e. alrededor de 7, y el pH de la emulsión recién hecha debe estar entre 8 y 9,5 (alcalino). Si el pH es muy bajo la emulsión no ofrece adecuada protección contra la herrumbre en el maquinado de aceros y también su estabilidad puede ser menor. Si por el contrario la emulsión es muy alcalina tenderá a remover las grasas naturales de la piel y a destruir el recubrimiento acídico que sirve para protegerla, facilitando la penetración de bacterias causantes de enfermedades como la dermatitis. Por otra parte, la concentración de microorganismos en una emulsión depende del valor de pH y su rata de propagación es afectada por este valor. Contenido de sales El nivel normal de sales minerales en el agua, como cloritos y sulfatos, generalmente tienen un muy pequeño efecto sobre las propiedades de una emulsión, pero en operaciones de mecanizado donde el calor generado es excesivo, las pérdidas de agua por evaporación son altas y obligan a efectuar rellenos frecuentes. Bajo estas condiciones la concentración de sales en la emulsión se puede incrementar, disminuyendo su estabilidad y por causa de la separación tener una vida de servicio más corta. El incremento en el contenido de sales puede también reducir las propiedades preventivas


Módulo Diez cesario usar agua desalinada para reemplazar aquella que se pierde por evaporación.

Mecanizado de Metales PREPARACION DE UNA EMULSION Para la preparación correcta de una emulsión deben tenerse en cuenta los siguientes pasos: 1. Poner el agua en un recipiente. 2. Agregar el aceite lentamente al agua en un volumen determinado para obtener la relación aceite / agua requerida. 3. Agitar (mezclar) lentamente hasta obtener una emulsión homogénea. Si el procedimiento es invertido, es decir deci r el agua se agrega al aceite se obtiene una emulsión agua en aceite, pero resultará imposible convertirla en una emulsión homogénea aceite en agua aún con periodos prolongados de mezcla. Esto conlleva a inestabilidad de la emulsión con pérdida de propiedades lubricantes y mayor corrosividad sobre los metales.


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Mecanizado de Metales CONTENIDO DE ACEITE EN UNA ON EMULSI O N Ya se ha dicho que el aceite en una emulsión provee una cierta cantidad de lubricidad y junto con otros componentes previene la corrosión, pero para que sea efectivo la emulsión debe contener mínimo 1% de aceite emulsificable concentrado. Para operaciones de esmerilado, un contenido de aceite del 1 a 2% es usado con el objeto de prevenir el pulido de la piedra de esmerilar. Sin embargo, para usos generales en talleres la emulsión contiene en promedio entre un 2 y 5% de aceite. Donde se requiere un nivel alto de protección contra la herrumbre y lubricidad extra, las emulsiones pueden contener hasta un 10% o más de aceite. En conclusión, las propiedades lubricantes de una emulsión pueden incrementarse mediante la adición de aceite cuando se están mecanizando materiales más resistentes al corte. La gráfica siguiente ilustra el rendimiento de la herramienta de corte para el mecanizado de diversos materiales y con diferentes relaciones aceite/agua en la emulsión. De la gráfica se deduce que con un acero Ck 45 la vida óptima de la herramienta se obtiene con un 5% de aceite en la emulsión, y para mecanizar un acero X10 Cr Ni Mo Ti 1810 hay menor desgaste de la herramienta usando una emulsión con un 25% de aceite. Así mismo el


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2000

A T N E I M 1500 A R R E H A 1000 L E D A D 50 0 I V

Ck 45Stee 45Steell

4 2 C r M o 4 S t e el el x 10 10 Cr Ni Mo Ti 18 10 Steel

5

10

15

20

25

30 %

Contenido de Aceite de la Emulsión

la vida de la herramienta disminuye a medida que aumenta el contenido de aceite en la emulsión. Esto confirma el efecto combinado del enfriamiento y la lubricación sobre el desgaste de la herramienta de corte. De acuerdo con la dureza del material y la severidad del mecanizado es necesario establecer cuál de l os dos factores, lubricación o enfriamiento, es más importante para la vida de la herramienta. La influencia del contenido de aceite sobre la vida de la herramienta es particularmente marcada a bajas velocidades de corte. A mayores velocidades este efecto cae apreciablemente y el impacto de la refrigeración es significativamente más importante. Cuando se emplean aceites emulsionables que contienen biocidas, es esencial que la emulsión tenga una mínima concentración concentración recomen-



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500 v=45 m/min A T N E I M A R R E H A L E D A D I V

400

300 v=72 m/min 200

v=90 m/min

100

2

10

20

30%

Contenido de Aceite de la Emulsión

dada de aceite para asegurar que el biocida resulte efectivo en el control de bacterias y hongos; pero al mismo tiempo esta concentración no debe ser excesiva de tal modo que se prevenga cualquier riesgo de irritación de la piel causada por el mismo biocida.

Mecanizado de Metales MONITOREO Y MANTENIMIENTO DE UNA EMULSION EN SERVICIO

Concentración Durante las operaciones de mecanizado de metales parte de la emulsión se pierde y a su vez la concentración aceite/agua cambia. En el maquinado, el contenido de aceite de la emulsión en servicio generalmente decrece debido a que el aceite tiene una gran afinidad con los metales y proporcionalmente más aceite que agua es retirado con los residuos o virutas del mecanizado. Donde las temperaturas de mecanizado son muy altas, habrá rápida evaporación de agua y el contenido de aceite se incrementará. Por lo anterior, es absolutamente necesario que las emulsiones sean regularmente monitoreadas para verificar el contenido de aceite. Estos chequeos son particularmente importantes en emulsiones cuyo contenido inicial de aceite está por debajo del 1 ó 2%, debido a que cualquier pérdida desproporcionada desproporcionada de aceite hará que la concentración alcance niveles en los que la protección anticorrosiva es inapropiada. Un balón aforado o tubo calibrado puede ser utilizado para chequear el contenido de aceite de una emulsión. El equipo usualmente consiste en un tubo provisto de una escala graduada y un tapón de vidrio, el cual es llenado con 100 cm3 de emulemulsión y posteriormente se agrega ácido clorhídrico concentrado. La emulsión se separa entonces y después de un corto lapso de tiempo el contenido de aceite puede ser leído sobre la escala.


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Mecanizado de Metales En forma alternativa, el contenido de aceite de una emulsión puede ser medido más rápidamente con un refractómetro el cual, de hecho, mide el índice refractivo. No obstante, el índice refractivo está relacionado con el contenido de aceite y así las variaciones en concentración pueden ser determinadas con los cambios en el índice refractivo.


Módulo Diez Donde se utilice el refractómetro para monitorear constantemente una emulsión, es aconsejable hacer chequeos ocasionales con un balón aforado, por ejemplo usando ácido. El tanque debe mantenerse lleno con emulsión hasta el nivel recomendado. Esto requiere completar nivel regularmente, lo cual se hace agregando aceite emulsionable fresco o emulsión. Una vez medida la concentración, esta se debe corregir agregando una emulsión correctora de concentración conocida. La cantidad a agregar se puede conocer mediante la regla de la Cruz de San Andrés.

CE

PCE CR

Este método resulta más preciso y seguro en la medida en que la emulsión esté más finamente dispersa. De hecho, resultados absolutamente seguros solamente pueden pueden ser obtenidos para soluciones; pero de cualquier modo es un método suficientemente preciso para el monitoreo de emulsiones en servicio dado que los instrumentos se calibran para cada aceite emulsionable o solución usada. La presencia de espuma debe ser removida y la emulsión filtrada para eliminar los contaminantes.

CC

PCC

CR: Concentración r ecomendada. CE: Concentración que hay en el depósito. CC: Concentración correctora.

Mecanizado de Metales PCE: Volumen de emulsión. PCC: Volumen emulsión correctora a agregar por cada volumen de emulsión existente.

Ento Entonc nces es::

PCE= PCE= CC-C C-CR PCC= CE-CR

En general, es preferible completar nivel con emulsión fresca. Si por el contrario, el contenido de aceite en la emulsión se ha incrementado es necesario usar un debilitador de emulsión, cuyo volumen también está limitado por la concentración requerida en el sistema.


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Mecanizado de Metales PH DURANTE EL SERVICIO Como ya se ha mencionado, el pH de una emulsión es el principal factor que afecta su rendimiento en operación. El pH de una emulsión nueva oscila generalmente entre 8 y 9.5, pero puede reducirse durante el servicio debido a contaminación con material ácido remanente de las operaciones previas de mecanizado o como consecuencia de la degradación bacterial del aceite emulsionable. Para que las propiedades anticorrosivas y la estabilidad de la emulsión se mantengan es vital asegurar que el pH esté siempre en el rango previamente definido. Por tal razón, el pH de la emulsión debería monitorearse a través de toda su vida en servicio.


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Mecanizado de Metales CONTAMINACION CON FUGAS DE CONTAMINACION ACEITE (TRAMP OIL) Los lubricantes de la máquina herramienta tales como el aplicado en las guías y el aceite hidráulico, p.e., el procedente de los cilindros de filtrado casi inevitablemente van a parar al sistema de fluido de corte. Donde éste contiene aceite puro, la adición de tales lubricantes no afecta dramáticamente la eficacia del aceite de corte o su vida, ya que se compensan estas fugas con los rellenos y cambios de aceite nuevo. Por el contrario, si la máquina utiliza emulsiones aceite en agua como fluido de corte, la eficacia y su vida útil puede ser seriamente afectada. Una pequeña pequeña cantidad cantidad de lubricante puede ser emulsificado, pero la mayor parte de éste, llamado "Tramp Oil", permanece en forma de gotas que eventualmente forman una capa flotante en la superficie del fluido en el tanque de almacenamiento. Grandes gotas de aceite pueden conducir a gradientes de enfriamento erróneos y desiguales; también pueden causar embotamiento de las muelas de rectificar, y de aquí un acabado superficial inaceptable. inaceptable. La estabilidad de la emulsión puede también ser afectada de forma adversa por el influjo de aceite lubricante, y la capa de aceite que cubre la superficie del fluido en el tanque, es un campo de cultivo para las bacterias anaeróbicas. Un rápido signo de esta condición es el olor


Módulo Diez do se pone en marcha el sistema después de una parada.

Mecanizado de Metales CONTAMINACION CON POLVO MET ALICO La operación de mecanizado esta siempre acompañada por la transformación del metal desechado en virutas u otras partículas de variadas formas y tamaños. En el rectificado también se desalojan partículas de arena y de agente aglomerante de las muelas de rectificar. Si no se toma acción para eliminar estas partículas de metal y otros sólidos del fluido de corte su eficacia se reducirá. Donde la velocidad de flujo de las gotas del refrigerante es objeto de fuerzas centrífugas, algunas de las partículas se separarán y si esto sucede en las tuberías, p.e., en curvas pronunciadas, el flujo del refrigerante eventualmente empeorará, lo cual conduce a menos enfriamiento de la herramienta y a menor efectividad de desplazamiento de las virutas. Esto da lugar a temperaturas más elevadas, un mayor desgaste de la herramienta y deficientes acabados superficiales. Hay varias formas de conseguir este grado de limpieza, combinando medios para separar el polvo metálico como los ciclones, filtros de malla de alambre, de metal sinterizado o de papel, filtros de fibras y centrífugas. La combinación requerida depende del tipo de operación y del tipo de fluido de corte. Así, un torneado de acabado fino o un rectificado requieren un fluido más limpio que una operación de tallado o fresado.


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Emul sió n Li mpi a

Em u l s i ó n S u c i a

Ve rt e d er o

Ba f l e

Sección de Sedimento

Sección de Emulsión Limpia

Plato

Lodo

Tanque de separación de contaminantes por gravedad

Filtración de una emulsión El método simple de limpieza o separación de sólidos contaminantes por gravedad mediante una trampa de sedimentos, ilustrado anteriormente, es raramente empleado debido a su pobre eficiencia y a que la remoción de los lodos del fondo del tanque es difícil y costosa. La instalación de bandas o correas raspadoras permite un retiro continuo de lodos y partículas lo que disminuye el tiempo de contacto de la emulsión con los contaminantes, pero la eficiencia en la limpieza es todavía pobre. Emulsión Sucia Motor Emulsión Limpia Vertederos

Contenedor de Lodo

Correa Raspadora

Sección de Emulsión Limlia ia



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La separación por gravedad puede ser mejorada y acelerada si la emulsión se somete a fuerza centrífuga. Este principio es usado en los separadores tipo ciclón, centrífugas y separadores centrífugos.

Emulsión Sucia Trampa de Aceite - Fase Liviana Emulsión Limpia - Fase Liviana

Platos Separados

Emulsión Sucia Material Sólido

Emulsión Limpia

Emulsión Limpia

Separador Centrífugo Trampas de “Mugre” Material Sólido

Clarificador centrífugo

En el caso de los separadores tipo ciclón, la emulsión contaminada es alimentada tangencialmente por la parte superior de un recipiente cónico invertido. La alta aceleración centrífuga debida a la trayectoria circular que sigue la emulsión causa que las partículas sólidas se separen de ella el la hacia los lados del cono y luego desciendan hasta el fondo del ciclón como lodo espeso. La emulsión limpia retorna al centro del cono y sale por la parte superior del separador. Los hidrociclones son frecuentemente usados en los sistemas de máquinas para operaciones de esmerilado trabajando con



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aceros. Estos son menos útiles en el maquinado de hierro fundido porque las partículas de grafito del metal son relativamente livianas y difíciles de separar; en consecuencia, el grafito tiende a acumularse en la emulsión.

Emulsión Limpia

Emulsión Sucia

Emulsión Limpia Pantalla

Emulsión Sucia Barras Magnéticas

Filtro magnético Material Sólido Lanzado Hacia la Periferia del Cono por la Acción de la Fuerza Centrífuja

La Emulsión Limpia Sube por el Centro del Cono El Material Sólido Cae al Fondo del Cono para su Remoción Hidrociclone

Los filtros magnéticos han sido efectivos para la remoción de las virutas durante el mecanizado de metales ferrosos. Sin embargo, son menos efectivos cuando las partículas de metal se adhieren a ellos formando capas gruesas que obligan a una limpieza regular para mantener su eficiencia.

Los filtros de cilindro y banda magnética son automáticos porque las partículas de metal son continuamente removidas cuando el rodillo o cilindro gira. Experimentos han demostrado que los separadores magnéticos son también capaces de remover del sistema algunas de las impurezas no metálicas, por ejemplo arenilla y residuos de la piedra de esmerilar, atrapándolas junto con las partículas ferrosas. Los filtros magnéticos son ampliamente usados para el tratamiento de aceites de corte. Otro tipo exitoso de filtro es el de banda o correa, en el que papel, membranas o telas tupidas pueden ser usadas como medio filtrante. El flujo de líquido a través de la banda puede ser por gravedad, pero otros tales como los filtros de vacío usan succión para incrementar el flujo. Con emulsiones, los filtros de alimentación por



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Rodillo Rodillo Triturador Emulsión Sucia Tambor Magnético Desprendedor

Partículas de Metal Ferrosas y Lodos Emulsión Limpia

120 l/min por cada m2 de área filtrante. Los filtros de banda con vacío, usando el mismo medio filtrante, pueden manejar cerca de cuatro veces el caudal anterior. Los filtros de banda son automáticos y pueden ser usados para prácticamente todos los fluidos y con un amplio rango de relaciones de filtración. El hecho que diferentes medios filtrantes pueden emplearse significa que los filtros son adaptables a requerimientos específicos.

Filtro de cilindro o tambor Magnética Emulsión Limpia Emulsión Sucia Flotador de Accionamiento por Correa Conductora Lodos Depositados en el Filtro

Distribuidor Emulsión Sucia

Emulsión Sucia

Banda de Soporte del Filtro

Banda Magnética

Emulsión Filtrada Co n t e n e d o r d e L o d o

Rod illo de Pa pel Filt ra nt e

Filtro de cilindro o tambor Magnética

Partículas de Metal Ferrosas y Lodos

Filtro de banda o correa magnética

Mecanizado de Metales ON POR BACTERIAS CONTAMINACI O Y HONGOS

Es importante importante reconoce reconocerr que los microo m icroorgani rganismos smos encontrados en los sistemas de aceites de corte normalmente provienen de otras fuentes que del aceite en sí mismo. Se ha demostrado que los hongos y las bacterias procedentes de suciedad, agua y materias orgánicas son contaminantes comunes de los fluidos de corte. También son producidos por malos hábitos de higiene de los operarios de las máquinas herramientas, ya que en ocasiones se ha encontrado que utilizan los tanques de almacenamiento como depósito de residuos de comida, colillas de cigarrillo y excrementos. excrementos. En ausencia de agua, los fluidos de corte no son susceptibles de crecimiento de bacterias. Así, aceites que son usados puros probablemente no tendrán estos problemas a menos que sean contaminados con agua. De igual forma tampoco existirán problemas con los aceites emulsionables durante su almacenamiento antes de proceder a su dilución. No obstante, una vez que están en forma de emulsiones pueden empezar a ser vulnerables al ataque.

Tipos de microorganismos El crecimiento de bacterias en los sistemas de aceite de corte, se dividen en dos grupos principales: Aeróbicas y anaeróbicas.


Módulo Diez Las bacterias aeróbicas se encuentran en sistemas que están bien aireados y normalmente su temperatura es de 30 oC aprox. Sin embargo, pueden existir un tipo de bacterias aeróbicas a temperaturas más altas variando de 55 a 60oC. Ambos tipos degradan el aceite de corte a pHs. de 4,5 a 6,5. Las bacterias anaeróbicas se multiplican en condiciones donde no hay aire, particularmente cuando la emulsión tiene en su superficie una capa de aceite que impide la entrada de aire. Entonces actúan como sulfato reductores, conduciendo a la formación de sulfídrico. Moho (hongos) y fermentos se encuentran también en los sistemas de aceite de corte, generalmente, cuando la dureza del agua es muy baja.

Factores influyentes en el crecimiento de microorganismos El medio ambiente de trabajo de los fluidos para mecanizado de metales puede afectar considerablemente el tipo de crecimiento de las bacterias. Los principales factores son: - El rango ideal de pH para el crecimiento de microorganismos está entre 6 y 9. Las bacterias prefieren el límite superior del rango (9), mientras que los hongos el valor bajo (6). - La concentración de la solución también

Mecanizado de Metales afecta considerablemente el crecimiento de bacterias. En general, en las soluciones más débiles se multiplicarán más rápidamente las bacterias y hongos. Sin embargo, proporciones de 20-50:1 son las óptimas para el crecimiento de bacterias y en proporciones superiores a 50:1 la concentración de materias oxidables (alimento potencial por las bacterias) es el principal factor con respecto al crecimiento. - Hay una gran relación entre la dureza del agua y el deterioro de los fluidos de corte. La dureza afecta el mecanismo de la descomposición y hay evidencias que demuestran que el uso de agua dura como diluyente puede causar un incremento en el crecimiento de bacterias. Contrariamente, los hongos pueden ser detenidos por el incremento de la dureza del agua. - Los efectos de la orina en el crecimiento de bacterias en diferentes refrigerantes han sido cuidadosamente estudiados. En cualquier caso este tipo de contaminación conduce a un incremento en la degradación del aceite, cuyos efectos son particularmente perceptibles en los ensayos de corrosión. Comidas y otros materiales similares tienen un efecto semejante.


Módulo Diez Significancia de la Descomposición del Aceite en la Práctica

Pérdida de la estabilidad de la emulsión Las emulsiones consisten esencialmente en millones de pequeñas gotas de aceite emulsificadas en la fase agua. El tamaño de las partículas de estas gotas es suficientemente suficientement e pequeño para poder moverse en el área de lubricación, entre la viruta y la herramienta, y actuar como reductoras de fricción. Uno de los efectos del desarrollo bacterial es la descomposición de los agentes emulsificantes. Esto conduce a la aglomeración de partículas de aceite formando gotas más grandes. La efectividad de éstas últimas partículas como reductoras de fricción es muy inferior debido a su menor movilidad y por consiguiente, en la zona de lubricación comienza a escasear el aceite, incrementándose la fricción y la temperatura, con el consecuente deterioro de la herramienta y del acabado superficial de la pieza.

Pérdida de las propiedades lubricantes La mayoría de los fluidos de corte contienen componentes que les imparten propiedades lubricantes, como p.e., aceites minerales, ésteres de ácidos grasos, aceites animales y vegetales. También se usan humectantes para aumentar la propiedad del agua para mojar las herramientas y piezas mecanizadas. Estos componentes lubricantes son directamente atacados por las bacterias y su efectivi-

Mecanizado de Metales un aumento en la fricción y reducción en su dispersión.

Filtración y bloqueo del sistema La viscosidad de los aceites de corte se puede incrementar grandemente como resultado de la actividad bacteriológica, conduciendo a la destrucción de filtros, clarificadoras y bombas. En el caso de sistemas de fluido de rectif icado, los filtros de papel se pueden estropear de tal forma que no eliminan el polvo lo que produce un acabado superficial deficiente, embotado de las muelas de rectificar y "quemado" de la pieza rectificada.

Manchas y corrosión El material corrosivo producido por la degradación del aceite puede corroer las piezas mecanizadas. El grado de extensión de la corrosión depende del desarrollo bacteriológico, la composición del aceite y el tipo de metal a mecanizar. Entre los efectos más importantes de la corrosión están los siguientes: - Corrosión de metales amarillos por sulfuros. - Corrosión de aluminio por complejos de amonio. - Corrosión del cobre y bronces por ataque de amoníaco formado por la descomposición de los compuestos anticorrosivos tipo amina.


Módulo Diez - Corrosión de metales amarillos y ferrosos debido a la rápida descomposición del nitrito sódico y/o aminas.

Efectos en los sistemas de circulación Los sistemas de circulación y tanques son muy vulnerables a la corrosión procedente de los productos descompuestos. Esto puede causar fugas de fluido y potencial ataque a superficies metálicas y estructuras de cemento y hormigón, a menos que estén apropiadamente tratadas. El hormigón es vulnerable a t ales ataques después que su pH se reduzca a 8,5 aprox. por la reacción del óxido de calcio libre del cemento con dióxido de carbono de la atmósfera.

Olor El olor a sulfídrico en un sistema de aceite de corte puede atribuirse siempre a la descomposición del aceite. Sin embargo, hay olores que pueden ser causados por los componentes del aceite.

Irritación de la piel La irritación de la piel puede sobrevenir por una combinación de la acción desengrasante desengrasante de los aceites de corte y una abrasión física con el polvo metálico de los sistemas. Se debe puntualizar que la irritación de la piel por si misma no es indicación de infección bacteriana. Pieles sensibles pueden tener problemas con fluidos en perfectas condiciones, y

Mecanizado de Metales bactericidas de tipo no adecuado o usados a altas concentraciones, pueden agravar esta situación.

Reducción de la vida del aceite Aparte de los inconvenientes operacionales que se deducen de la descomposición de los fluidos de corte, los costos adicionales en que se incurren son también importantes. El uso de bactericidas puede prolongar la vida útil de un fluido con tal que estén presentes en concentraciones que puedan controlar el crecimiento bacteriológico. Sin embargo, si la infección prevalece, la vida del fluido se reduce drásticamente.

Identificación de microorganismos

Muestreo de la emulsión Es necesario monitorear la contaminación con bacterias de modo que se prevenga su proliferación. La muestra de emulsión debe ser representativa del sistema. Las siguientes notas dan una orientación sobre la toma de muestras: Si hay algún problema, se deben tomar muestras semanales o más frecuentemente; siempre estando el fluido en circulación. Si el sistema no está en funcionamiento, se deben encender las bombas y mantener el fluido circulando durante diez minutos como mínimo, antes de tomar la muestra.


Módulo Diez Esto debido a que las bacterias pueden alojarse en el barro del fondo o emigrar a la crema de la capa superficial y por lo tanto la muestra no contendrá una representación real de la población bacteriana. Donde sea posible la muestra se toma del punto de mecanización, de una línea de retorno, o desde el sitio donde el fluido de retorno fluye al depósito. Las muestras se deben tomar en botellas estériles de vidrio o de plástico. Para tomar la muestra, se abre la botella e inmediatamente se coloca bajo el fluido hasta que se llene totalmente cerrándola a continuación. Las muestras se deben examinar lo más rápidamente posible ya que las bacterias son afectadas por condiciones ambientales como temperatura, luz, materias orgánicas y partículas metálicas. Algunas bacterias son más fuertes y sobreviven en condiciones en que otras mueren en un plazo de uno a tres días.

Métodos para la determinaci determinación ón de la población bacteriana Hay varios procedimientos adecuados para determinar "in situ" la población bacteriana. Sin embargo, la correlación entre los ensayos de laboratorio y los realizados "in situ" no es muy clara en muchos casos. Uno de los métodos más usados es el conocido como "inmersión de platina".

Mecanizado de Metales El ensayo utiliza una platina o placa esterilizada, que contiene dos o tres partes nutrientes, la cual se sumerge en el fluido a ensayar, preferiblemente donde éste fluye para refrigerar la pieza mecanizada. Posteriormente, la platina se seca y se coloca en un recipiente incubador que controla la temperatura al nivel adecuado. En la mayoría de los casos una temperatura de 37oC durante toda la noche es suficiente para producir un cultivo satisfactorio. La densidad de las colonias cultivadas en el medio se compara con los patrones estándares.

Levaduras

Hongos

Bacterias


Módulo Diez Niveles de rechazo El nivel de la población de bacterias que justifica el rechazo del fluido o la necesidad de tratamiento es casi subjetivo. No obstante, a término general se recomienda lo siguiente: - 105 bacterias/ml es un nivel al cual se debe hacer un tratamiento del fluido. - 107 bacterias/ml o más es un nivel al cual el fluido debería ser reemplazado. La necesidad de establecer niveles precisos en cada sistema depende de la velocidad de crecimiento de las bacterias y de la práctica operacional.

Mecanizado de Metales METODOS PARA COMBATIR LOS MICROORGANISMOS Los siguientes factores tienen un efecto significativo en la reducción del riesgo de contaminación bacteriana.

Diseño del sistema de circulación Las emulsiones están en continua circulación durante el servicio y el sistema debe ser diseñado de modo que su contenido pueda ser chequeado fácil y correctamente. La parte más importante del sistema de circulación es el tanque. Los tanques de almacenamiento de emulsiones para corte de metales construidos dentro de la base o pedestal de las máquinasherramientas, en general no conducen a buen mantenimiento de las emulsiones. Esto se debe al limitado acceso al interior del tanque para su limpieza y también por el espacio “muerto” y las cavidades formadas, por ejemplo, por las bandas o varillas de refuerzo, que hacen imposible remover toda la emulsión vieja cuando se drena el sistema, antes de introducir una nueva carga. Los depósitos permanecen y las bacterias proliferan en estos espacios inaccesibles para contaminar la nueva carga y reducir su vida. Las máquinas que tienen sistemas de circulación individuales deberían ser abastecidas de emulsión desde un tanque separado el cual fuese fácilmente accesible y simple su limpieza.


Módulo Diez Los sistemas de circulación grandes, que sirven para abastecer de emulsión a un número de máquinas, preferiblemente de un tipo similar ejecutando operaciones similares, proveen condiciones favorables para prolongar la vida de la emulsión. Los tanques son generalmente divididos en compartimentos, los cuales minimizan la turbulencia ocasionada por el flujo de emulsión y permiten que los contaminantes sólidos, incluso los de menor tamaño, sean atrapados por el filtro. Los depósitos remanentes pueden ser removidos cuando la emulsión es cambiada. Si no hay filtros en la línea de retorno antes del tanque, debe incorporarse en éste una trampa de sedimentos para remover las virutas y otros residuos sólidos. Esta trampa de sedimentos debe ser limpiada manualmente cuando se cambia la emulsión. No obstante, este no es un método muy satisfactorio debido a que el residuo retenido en el tanque ocupa espacio que debería ser ocupado por la emulsión. También se puede reducir la vida de la emulsión al mantenerse en contacto con los contaminantes. Las trampas de sedimentos deben tener preferiblemente una correa o banda raspadora de modo que los residuos separados sean removidos continuamente. El uso de una banda raspadora elimina la necesidad de costosos y arduos trabajos de limpieza manual, y también contribuye a incrementar tanto la vida de la emulsión como su rendimiento en operación.

Mecanizado de Metales El tanque usado en un sistema de circulación debe ser suficientemente grande para almacenar una cantidad igual a 10 veces la máxima capacidad de la bomba de circulación. Esto significa que si la emulsión circula cerca de seis veces en una hora, el tanque contiene 10 minutos de suministro. Esto debe ser tomado como un mínimo requerimiento y tanques de tamaños mayores deben usarse donde limpiadores de emulsión y largas vida de servicio son requeridos.

Uso de biocidas Los biocidas varían en efectividad de acuerdo con su tipo y concentración. Algunos son demasiado específicos y en muchos casos se degradan rápidamente, sin resolver completamente el problema. Para que los biocidas sean realmente efectivos y aceptables deben cumplir los siguientes criterios: - Deben ser compatibles con el fluido en que se usan. De lo contrario, pueden darse interacciones entre los componentes del fluido y el biocida causando degradación del aceite. - El biocida debe tener un espectro de actividad amplio para que sean efectivos contra bacterias, hongos y levaduras. - El nivel necesario de dosificación del biocida debe ser tal que no resulte insuficiente ni


Módulo Diez tampoco excesivo. Si la concentración es muy baja, por ejemplo por debajo de la dosis letal, la efectividad del biocida se reduce drásticamente y los microorganismos pueden sobrevivir y desarrollar resistencia; si la concentración es muy alta, hay mayor riesgo de irritación en la piel de los operarios. - Algunas veces los bactericidas y fungicidas son mezclados para obtener los efectos globales requeridos. La práctica general es adicionar un paquete biocida a la emulsión con intervalos de tiempo establecidos para obtener protección continuada. - Como los microorganismos pueden desarrollar resistencias a las sustancias usadas para su control resulta necesario cambiar de biocida con cierta periodicidad.

Tratamiento del sistema con ozono Otro método de esterilización es el basado en las bien conocidas propiedades antibacterianas del ozono, que puede resultar interesante en grandes sistemas centralizados. La técnica de ozonización comprende la inyección directa en el seno de la emulsión de aire conteniendo ozono generado "in situ".

Limpieza del sistema Hay varios productos en el mercado desarrollados especialmente para la limpieza de sistemas de aceites de corte. La acción de la ma-

Mecanizado de Metales yoría de estos limpiadores es similar y los principios generales para su uso son:

Aplicación El limpiador se añade al depósito en la proporción recomendada (aprox. 2%). Se deja en circulación durante seis u ocho horas y luego se vacía el sistema. Es preferible volver a limpiar el sistema con una solución nueva de agua limpia y caliente. Precauciones de manejo Los sistemas limpiadores son mezclas de compuestos químicos en solución, por lo cual deben ser tratados con precaución y nunca utilizados sin diluir. Es, por supuesto, muy importante verificar que cualquier limpiador usado en esta forma sea especialmente formulado de tal modo que no afecte el rendimiento de la emulsión o imponga alguna restricción sobre su subsecuente disposición. También, se recomienda usar guantes y gafas protectoras cuando las soluciones se usan para la limpieza de las superficies externas de la máquina.

Prácticas generales de taller A continuación se reseñan los principales aspectos a tener en cuenta para que los sistemas de aceite de corte, tanto puros como emulsiones, permanezcan en buena condición.


Módulo Diez - Asegurar que las bombas, recipientes, mangueras y embudos usados para el vaciado o cargue de los depósitos de las máquinas herramientas son conservados en condiciones de limpieza y no se empleen para labores diferentes donde puedan contaminarse. - Si por alguna razón una máquina herramienta que emplea emulsiones va a ser parada por un período de tiempo superior a una semana, debe ser drenada hasta evacuar totalmente el fluido de corte. No dejar el fluido refrigerante estancado en la máquina por ningún motivo. - No hacer adición alguna de desinfectantes a los fluidos de corte, debido a que puede resultar más perjudicial. - No arrojar al fluido materias de desecho como comida, colillas de cigarrillo, papeles, tapas de botellas, etc., o escupir en los tanques de almacenamiento. - Donde hay sistemas centralizados de fluido de corte se debe evitar el ingreso de suciedad a través de las tapas cuando se realiza la limpieza de los sitios de trabajo. - No permitir que haya excesivas fugas de aceite mineral a los fluidos de corte. Esto puede reducir considerablemente la vida útil del fluido y a menudo son causa de malos olores.

Mecanizado de Metales - Almacenar los tambores de aceite emulsionable bajo techo para que no estén expuestos a los efectos de extremo calor o frío intenso.

- No almacenar los tambores en forma vertical con las tapas hacia arriba. La parte superior del tambor se puede llenar de agua y debido a que éste "respira" con los cambios de temperatura, el agua puede llegar a ser absorbida a través de los tapones.


Módulo Diez - Los tambores de uso continuo deben mantenerse en posición horizontal, sellados herméticamente y con las tapas formando una línea paralela al suelo.

Mecanizado de Metales CAMBIANDO LAS MAQUINAS CAMBIANDO LAS HERRAMIENTAS DE ACEITES PU- ROS A EMULSION EMULSIONES ES Cuando las máquinas herramientas son convertidas de utilizar aceites de corte puro a emulsiones es importante tener cuidado especial para prevenir que la emulsión contamine, ya sea por fugas o salpique, las guías de desplazamiento de los carros portaherramienta y de esta forma remueva el lubricante normal utilizado en estos puntos, conduciendo a incremento en el desgaste y corrosión. De igual forma, no se debe permitir que la emulsión ingrese a las cajas de engranajes o al sistema hidráulico. Los sellos, mangueras y molduras deben ser resistentes a las emulsiones, por lo que a menudo estos tienen que ser cambiados cuando las máquinas herramientas son convertidas. Aún siguiendo las recomendaciones mencionadas anteriormente, las máquinas herramientas que usan emulsiones deben ser inspeccionadas y reparadas más frecuentemente. En particular, el desgaste de las guías de los carros es generalmente más alto con emulsiones que con aceites de corte puros.


Módulo Diez

Mecanizado de Metales DISPOSICION DE EMULSIONES USADAS Las emulsiones usadas no deben ser vertidas en los sistemas de desagüe, alcantarillas o ríos. Todas las sustancias que son de alguna manera biodegradables deben ser separadas. El método de separación usado depende de: - La composición del agua típicamente usada en los fluidos de corte. - Su condición. - Las condiciones particulares de operación, por ejemplo el nivel de contaminación y el tipo de contaminantes. - La legislación local. Inicialmente hay que dar un tiempo prudencial de reposo a la emulsión para permitir que cualquier aceite libre (trampa de aceite o aceite separado de la emulsión) llegue a la superficie donde puede ser removido. Los separadores mecánicos, por ejemplo los separadores multi-plato, han probado ser muy efectivos en la separación preliminar de aceite. Cualquier cantidad de aceite que pueda ser removida de esta forma, reduce la carga sobre los equipos especializados usados para la separación de la emulsión y así se reducen los costos.


Módulo Diez

Proceso de disposición de emulsiones usadas El proceso normal de disposición de emulsiones puede dividirse así:

Disposición a través de contratistas. Este es el método más barato para pequeñas fábricas y antes de instalar una planta de separación deberían efectuar un análisis comparativo de costos con respecto a lo que se indica a continuación. Separación de emulsiones. La mayoría de las emulsiones usadas en el maquinado de metales pueden ser separadas mediante la adición de ácidos, en forma similar al procedimiento usado para determinar el contenido de aceite en una emulsión. Lo más común, sin embargo, son las plantas donde las sales de los ácidos fuertes son el agente de separación. Los residuos de estas plantas son menos ácidos que los de aquellas que usan ácidos puros y por lo tanto su neutralización puede no ser necesaria. Los agentes de separación más comunes son: 1. Cloruros de magnesio. 2. Sulfato de hierro. 3. Sulfato de aluminio. 4. Sales comunes.

Mecanizado de Metales Después de la separación, la fase de aceite puede ser removida manteniendo la emulsión en tanques de asentamiento y recogiendo el aceite separado en la superficie, o empleando el método de centrifugación. La separación tiene la ventaja que el aceite y el agua son separados como líquidos pero como la fase agua usualmente contiene partículas de aceite dispersas por encima de los límites aceptables para su disposición, un tratamiento adicional es requerido para su eliminación. Además, la fase agua también contiene materiales solubles en ella provenientes del aceite emulsionable y de los agentes de separación, los cuales pueden requerir neutralización. El tratamiento adicional de la fase agua usualmente incluye la formación de un FLOC de hidróxido metálico (generalmente de sulfato de hierro o aluminio). El aceite es absorbido por el FLOC y luego es sumergido en el fondo del tanque, como un lodo, o elevado hacia la superficie por los gases producidos por la electrólisis de la fase agua. El lodo resultante o la espuma (natas) son removidos y sometidos a un proceso de secado, para luego ser quemados o descargados como basura industrial. El contenido de aceite en el agua después de la floculación generalmente satisface los requerimientos de la legislación ambiental. El siguiente diagrama muestra el tratamiento adicional de la fase agua por floculación en una planta de separación por sales o ácido.


Módulo Diez



Módulo Diez

1. Tanque receptor de emulsión usada.

6. Tanque de agentes neutralizadores.

2. Intercambiador de calor.

7. Tanque del agua de desecho.

3. Tanque de agente de separación.

8. Tanque de floculación.

4. Tanque de separación: donde el agente de

9. Tanque de lodos húmedos.

separación y la emulsión son mezclados.

10. Filtro prensa para el secado de los lodos.

5. Centrífuga.

Agente de Separación Emulsión Usada

Agitador “Chaqueta” de Calentamiento

3

2

4

5

1 Agua Separada por el Tratamiento Posterior 6

Aceite Separado

Aceite Separado

Floculantes

Lodo 8

7

9

10

Lodo Transportador de Tornillo

Filro Prensa Agua Limpia

Mecanizado de Metales Tratamiento Tratamiento por absorción Una emulsión también puede ser separada mediante la combinación de agentes de separación y absorción. Los componentes solubles del agente de separación separan la emulsión, y el aceite separado es capturado por el agente de absorción (ácido silícico hidrofóbico microdispersado). La filtración, subsecuente, produce agua muy limpia, con un contenido residual de aceite el cual es usualmente aceptable para su disposición en alcantarillas. Los lodos residuales que contiene el aceite pueden ser secados y luego quemados. El equipo requerido para este proceso es relativamente barato pero el costo de los agentes de separación es alto y se incrementa con el contenido de aceite en la emulsión. Este proceso es, por lo tanto, muy útil para empresas que manejen pequeñas cantidades de emulsión y sobre todo con bajos contenidos de aceite. Este proceso también puede ser empleado para el tratamiento final del agua que ha sido separada de una emulsión.

Evaporación de la fase de agua Un método obvio de separación de emulsiones es sometiéndola a calentamiento para retirar el agua, dejando el aceite solo. Hay una gran variedad de equipos disponibles para este propósito, como son los quemadores de combustión sumergida, evaporadores rotatorios, evaporadores de película delgada, etc.


Módulo Diez El principal problema con los métodos de evaporación es el diseño del equipo para mantener el consumo de energía en un nivel económico. Los métodos de evaporación resultan ventajosos desde el punto de vista medioambiental debido a que no es necesario el uso de químicos adicionales, como los agentes de separación, que contribuyen a incrementar el volumen de desechos en la disposición final. Prácticamente todo el aceite y otros contaminantes son separados cuando el agua es evaporada. No obstante, el condensado contiene algunas gotas de aceite finamente dispersadas las cuales son arrastradas en la corriente y tienen que ser removidas con el uso de filtros de carbón activado. Los procesos de evaporación son principalmente útiles para empresas con operaciones continuas que emplean emulsiones con altos contenidos de aceite. Ellos son económicos para operar donde grandes volúmenes de emulsión están presentes y su creciente importancia radica en su gran aceptación medioambiental.

Combustión Las emulsiones que no contienen más del 30% de agua pueden ser quemadas en quemadores especiales. Si el contenido de agua está por encima de este nivel, es posible agregar la emulsión al aceite combustible nuevamente sin exceder un máximo contenido de agua del 30%. La combustión de emulsiones puede ser un



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ponerlo en práctica es indispensable obtener mayor información pues se tiene el riesgo de corrosión y otros daños a la caldera u horno causados por cualquiera de sus componentes.

Ultrafiltración por membrana de separación Las emulsiones de aceite en agua pueden ser separadas mediante un proceso de ultrafiltración, el cual emplea una membrana semi-permeable para efectuar la separación. La permeabilidad (o tamaño del poro) de la membrana permite que el agua, las sal es solubles en el agua y los emulsificadores presentes en la emulsión, pasen a través de ella, pero las moléculas de aceite son retenidas.

La ultrafiltración requiere de una presión baja, entre 15 y 150 psi, para que tenga una rata de flujo razonable a través de la membrana. Debido a la circulación bajo presión sobre la membrana, el agua y los elementos solubles en el agua pasan a través de ella y la concentración de la emulsión se incrementa. Cuando la concentración ha alcanzado valores cercanos al 50%, la emulsión puede mezclarse con otros aceites usados y luego quemados como combustibles de hornos o calderas. Si no se aplica la alternativa anterior, el contenido de agua en la emulsión puede ser reducido, aún más, para obtener una mayor concentración y proceder a su disposición por otros medios como los contratistas. La ultrafiltración no requiere químicos adicionales y es por esto que tiene gran aceptación medioambiental. El agua separada por este método está virtualmente libre de aceite y es posible su reutilización en algún proceso sin tratamiento adicional. Si la intención es reutilizarla para preparar emulsiones nuevas, es aconsejable hacer un chequeo previo para asegurar que su contenido de sales no es significativamente alto para causar problemas.

Membrana Agua

Sal

La ultrafiltración es particularmente útil para grandes empresas en las que el agua de desecho de otras plantas, por ejemplo de pintura, es también reutil izada. Si el agua agua separada separada no es utilizada, se requiere entonces efectuarle un tratamiento adicional para remover las sales



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solubles. La ósmosis reversible, un proceso similar a la ultrafiltración pero usando membranas con tamaño de poro más pequeño y altas presiones, puede ser usada.

Colector Permeable

Elemento Tubular pa ra Ultrafiltración

Carcaza en PVC

Salida del Agua y Sales Solubles en Agua

Tubería de Acero para Soporte del Elemento

Molécula de Agua Molécula de Aceite

En el caso de emulsiones que contengan nitrito de sodio, debe hacerse un chequeo para verificar que su nivel cumple con la regulación local, antes de arrojarlo a las alcantarillas. Si el nivel de nitrito es muy alto, debe realizarse un tratamiento para convertirlo en un compuesto no tóxico. Por ejemplo, la adición de ácido aminosulfónico convierte el nitrito a sulfonato acompañado de nitrógeno gaseoso, pero de cualquier modo, este tratamiento no reducirá el contenido total de sales.

Las diferentes composiciones de las emulsiones desechadas a nivel industrial hacen que los métodos de absorción y separación, los cuales funcionan con emulsiones sin usar, no necesariamente sean aplicables después que han sido usadas. Es por tal razón aconsejable que se determine mediante pruebas de laboratorio sobre emulsiones usadas cuáles son los agentes de separación o absorción más efectivos, antes de adoptar su uso en grandes escalas de tratamiento. Los resultados de los procesos de evaporación, combustión y ultrafiltración no dependen de la calidad de la emulsión usada y pueden ser empleados en prácticamente todos los casos sin necesidad de pruebas preliminares.

Mecanizado de Metales ASPECTOS DE SALUD E HIGIENE INDUSTRIAL EN EL MANEJO DE EMULSIONES Como ya se ha mencionado, una emulsión está compuesta por un aceite emulsionable dispersado en agua, en ocasiones con la adición de un biocida. Por Por lo regular, no es posible modificar significativamente el balance químico de una emulsión sin el riesgo de tener efectos adversos sobre su estabilidad y rendimiento. Es posible, por supuesto, que cualquiera de los componentes contenga elementos que sean irritantes para pieles sensibles. En general, los fluidos Shell para el mecanizado de metales están formulados con bases minerales que no representan riesgo para los usuarios cuando son manejados correctamente, y unos buenos estándares de higiene personal e industrial son adoptados. Estos fluidos son ligeramente irritantes de la piel pero son bien tolerados si hay contactos normales. Sin embargo, el contacto frecuente y prolongado con aceites minerales puede en algunos casos causar diferentes formas de irritación de la piel (dermatitis) y, en circunstancias excepcionales, condiciones más serias como cáncer de piel. Los aceites de corte emulsionables son normalmente alcalinos y pueden remover las grasas naturales de la piel humana causando resequedad y erupciones. Los desórdenes en la piel están convirtiéndose


Módulo Diez trial y debe tener una solución integral si los directivos de la empresa, los operarios de las máquinas y los médicos trabajan conjuntamente para prevenir su ocurrencia. Una gran variedad de experiencias han mostrado que es más fácil y barato tomar acciones preventivas en vez de tratamientos médicos prolongados y también incapacidades laborales. Pero cuál es la causa de los problemas de la piel? Muchos trabajos en ingeniería de producción envuelven riesgos de daño en la piel debido a la abrasión, laceración, penetración de materiales extraños, como las virutas y exposición a calor excesivo o frío extremo. extremo. No obstante, la exposición a químicos, agentes desengrasantes o solventes, agentes de limpieza en frío y componentes de resinas sintéticas como los agentes de curado, representan la principal causa. El níquel y cromo pueden causar irritación particularmente cuando están en forma de sales y compuestos químicos encontrados en operaciones de electroniquelado, pero también cuando se mecanizan aceros que contienen cromo. Se concluye de lo anterior que hay muchas fuentes potenciales potenciales de problemas de piel piel aparte de los aceites para corte de metales. La irritación de la piel es más común con el uso de aceites emulsionables que con aceites minerales puros. Esto es debido a que las emulsiones son generalmente alcalinas y pueden remover la capa grasa protectora conlle-

Mecanizado de Metales vando a resequedad en la piel. Si no se adopta el tratamiento adecuado la resequedad puede convertirse en inflamación y erupciones rojas. El nombre dado a esta condición es dermatiti s, y no debe ser confundida con los efectos de una alergia. Las alergias son menos comunes y más difíciles de curar completamente. La dermatitis se controla mediante acciones preventivas tales como la aplicación de una crema protectora antes de empezar el trabajo, y al finalizar la jornada lavándose cuidadosamente y aplicarse, de ser necesario, una crema acondicionadora. Para el propósito de este módulo, es suficiente limitar la discusión sobre reglas de higiene y aspectos de salud en el manejo de emulsiones al control de la dermatitis. Los síntomas externos empiezan con asperezas, resequedad y rasquiña. Si no se toma ninguna acción, esto conduce a inflamación, enrojecimiento de la zona afectada, picazón y algunas veces a la formación de ampollas. El nombre común para esta condición es “eczema por lubricante” y se presenta regularmente en las palmas de las manos, en los dedos y antebrazos. Donde la piel es afectada en esta f orma hay un gran riesgo que microorganismos puedan agravar esta condición. A menudo los gérmenes de los grupos de estreptococos, estafilococos y en particular el sporovibrio desulfuricans (un grupo que puede ser causante del rompimiento


Módulo Diez de la emulsión) penetran en la piel. Cuando los microbios son la principal causa de esta enfermedad, se le da el nombre de eczema microbial. Las siguientes recomendaciones proporcionan una guía sobre la manipulación de aceites emulsionables: - El contacto entre la emulsión y la piel debe evitarse o restringirse al mínimo necesario para llevar a cabo la tarea. - No lavarse los brazos y las manos con emulsión. - Prevenga posibles heridas en la piel con residuos metálicos, virutas o refrigerantes rociados a alta presión. Las virutas y los contaminantes sólidos deberían ser removidos de la emulsión por una filtración efectiva y la limpieza exhaustiva de la máquina. - Si se emplean biocidas debe tenerse especial cuidado de no exceder la concentración recomendada por el fabricante para evitar irritación de la piel. - Erupciones o cortaduras en la piel deben recibir atención médica inmediata. - El uso de guantes protectores, aunque deseable, no es siempre posible, porque a

Mecanizado de Metales veces se trabaja con piezas pequeñas y su manipulación se dificulta. Bajo estas circunstancias es aconsejable emplear una crema protectora repelente de aceite. Las cremas protectoras deben aplicarse regularmente antes de empezar el trabajo, y después de cada lavada de manos y brazos. Estas cremas se utilizan para prevenir la irritación de la piel y no deben ser utilizadas como tratamiento de enfermedades. - Delantales o petos resistentes al aceite deben emplearse para proteger tanto el abdomen como los muslos, del contacto con la emulsión y con superficies aceitosas de la máquina. - Trapos o estopas mojados con emulsión, que pueden tener virutas y otros materiales abrasivos, no deben usarse en la limpieza de las manos. - Para prevenir el contacto prolongado de partes del cuerpo con refrigerante, las ropas mojadas deben cambiarse tan pronto como sea posible. Por la misma razón, los trapos o estopas humedecidos con aceite no deben mantenerse dentro de los bolsillos de los pantalones o camisas de trabajo. De igual importancia para la protección de la piel son aquellos cuidados que se tengan cuando se finaliza el turno o día de trabajo, algunas de las precauciones a tomar son:


Módulo Diez - Lavar cuidadosamente las manos, brazos y cualquier otra parte del cuerpo expuesta al refrigerante, usando abundante agua caliente para remover de la piel todas las trazas de aceite. - Evitar el uso de pastas abrasivas ásperas o desengrasantes desengrasantes en polvo para efectuar él restregado de la piel. Usar limpiadores de manos no abrasivos o jabones que sean ligeramente ácidos al reaccionar (nunca emplear jabones fuertemente alcalinos). - Nunca usar emulsiones o solventes para hacer prelavados de las manos y brazos. - Secar la piel con toallas limpias o preferiblemente con papel toalla desechable para evitar posible recontaminación de la piel con aceite o pedazos de viruta retenidos en toallas usadas.


CONCLUSIONES La economía resultante de utilizar una emulsión se ve afectada por diversos factores. Los principales problemas se derivan del hecho que las emulsiones son una mezcla de dos componentes que no son inherentemente compatibles. Por otra parte, como el principal componente es el agua es más probable que se presente la contaminación con microorganismos y suciedad. Entre mayor sea el contenido de aceite, la emulsión es más costosa. Por tal razón, se requieren numerosas y exigentes pruebas a las emulsiones para obtener una que ofrezca óptimo rendimiento con el menor contenido de aceite posible. Sin embargo, no es el precio del aceite emulsionable el único factor a considerar como criterio de selección de una marca,


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sino los costos totales en que se incurre durante toda la vida en servicio de la emulsión. Estos costos totales incluyen desde el precio del aceite emulsionable hasta los rellenos requeridos para completar nivel. El costo total de cambiar una emulsión es relativamente alto porque no solamente involucra la compra de aceite emulsionable nuevo sino también el costo de limpieza del sistema, de los materiales y elementos, la mano de obra y, por supuesto, la disposición de la emulsión usada. En vista de lo anterior, es generalmente más económico usar aceite emulsionable de alta calidad y poner especial cuidado al mantenimiento de la emulsión para obtener una extensa vida de servicio.



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ACEITES PUROS PARA EL MECANIZADO DE METALES

les, pero proveen mejor lubricación bajo condiciones de carga altas.

Los aceites puros para corte de metales son usados sin la adición de agua. Ellos consisten en aceites minerales refinados que contienen una proporción variable de aditivos de extrema presión y aceites grasos seleccionados, cuya actividad depende del tipo de material mecanizado y la severidad de la operación de corte.

En las formulaciones de aceites de corte se usan frecuentemente aceites grasos seleccionados que son tratados con azufre y mezclados con otros componentes en condiciones cuidadosamente controladas y usados como aditivos de aceites minerales.

Las máquinas herramientas automáticas y semiautomáticas incorporan complejos mecanismos en la zona de corte, la cual está expuesta al flujo del aceite. El diseño es de tal forma que con frecuencia resulta difícil excluir completamente el fluido de corte del sistema de engranajes cerrados y por lo tanto los aceites puros son preferidos para estas máquinas. Los aceites puros son fundamentales para operaciones como tallado de engranajes y el brochado, donde un buen acabado superficial es esencial y la vida de la herramienta de corte es el principal factor de costo. Los aceites minerales refinados son muy estables y proveen una excelente lubricación hidrodinámica, pero son inertes ante los metales y aleaciones; y no siempre resuelven las condiciones de altas cargas que se presentan al mecanizar los metales. Los aceites grasos son menos estables, se vuelven rancios y pueden atacar algunos meta-

Las características principales que debe cumplir un aceite puro son:

Propiedad humectante (mojante) Buenas propiedades de fluidez y capacidad de “mojar” a fin de asegurar un caudal adecuado, así como un íntimo contacto con la herramienta y la pieza a mecanizar permitiendo por lo tanto una buena lubricación y enfriamiento. Un aceite mineral altamente refinado “no moja” la superficie del metal limpio y quedan en ella glóbulos similares a gotas de agua. El ángulo de contacto de la gota de aceite con el metal varía con la tensión interfacial del aceite. A medida que este ángulo se hace más agudo y se aproxima a cero, el aceite se extiende más ampliamente, mojándose la superficie más eficientemente.

Mecanizado de Metales Propiedades de extrema presión y lubricantes Los aceros más tenaces imponen condiciones de temperatura y presión muy severas, especialmente a alta velocidad de corte. Dichas condiciones provocan la soldadura de partículas de metal en la punta de la herramienta que dan lugar a un reborde, generalmente, denominado falsa cuchilla. Si bien un pequeño reborde es aceptable y protege el filo, uno mayor origina un mal acabado superficial de las piezas traba jadas. El proceso de formación de la viruta se inicia cuando el metal que se encuentra inmediatamente delante de la punta de la herramienta es sometido a elevada tensión, se distorsiona y eventualmente se corta en partículas. La carga sobre la herramienta es más alta en la punta de la misma, y operando con aceros de alta resistencia a la tracción ésta no puede ser soportada por el aceite; por lo tanto, la viruta tiende a soldarse sobre la herramienta formando la “falsa cuchilla”, y este fenómeno debe ser controlado por el uso de aditivos de extrema presión. El uso de aceites de extrema presión apropiados controlará este defecto y mejorará el acabado de la pieza y la vida de la herramienta. Estos tipos de aceites contienen aditivos especiales que actúan sobre la superficie altamente cargada para formar películas submicroscópicas de un lubricante sólido que limita la soldadura


Módulo Diez de la viruta. Los lubricantes de extrema presión se clasifican como “activos” e “inactivos”, según se manchen o no los metales amarillos y aleaciones (bronce, cobre, etc.) a temperatura ambiente. Solamente los activos son capaces de actuar positivamente en las operaciones de mecanizado más severas. No obstante, hay ciertos aceites Shell que se usan en las condiciones más severas y son formulados de tal manera que pueden utilizarse en el mecanizado de metales amarillos. Para demostrar las propiedades de extrema presión se someten los aceites al ensayo denominado “Test Shell de las cuatro bolas” . En la máquina utilizada se hace girar a velocidad constante una bola de acero templado de media pulgada de diámetro sujeta por un mandril y en contacto con otras tres bolas similares. Estas últimas se mantienen fijas y en contacto unas con otras en un recipiente metálico con el aceite a ensayar. La carga puede variar en un amplio rango.



Módulo Diez Si se tiene en cuenta que la presión ejercida por la viruta sobre la herramienta, que es máxima en la punta, cae a cero cuando termina el contacto, es lógico concluir que entre las posiciones de presión máxima y cero hay otras donde la película de aceite no puede ser lo suficientemente gruesa como para soportar la carga y tampoco el aditivo de extrema presión es efectivo porque la temperatura no es suficiente (está por debajo de 50oC). Por tal razón, en estas zonas de contacto son vitales las pr opiedades lubricantes del aceite, de manera que resulta esencial un un cuidadoso cuidadoso balance balance entre las propiedades de extrema presión y la lubricidad, para lograr un buen acabado de la pieza mecanizada y una mayor vida útil de la herramienta.

Mientras la bola superior gira, la carga aplicada incide inicialmente en áreas muy pequeñas. De esta manera se forman huellas de desgaste donde las bolas se encuentran, haciendo que las áreas de contacto aumenten y permiten soportar la carga. La capacidad de carga del aceite puede ser evaluada por las medidas de las huellas de desgaste a diferentes cargas. A pesar de la gran importancia que tiene una buena capacidad de carga bajo condiciones de extrema presión, este no es el único criterio para evaluar la calidad de un aceite de corte.

Esto se ha conseguido en los aceites Shell, gracias a una selección de aditivos especiales que les confieren estas propiedades.

Acción anticorrosiva sobre la máqui- na y la pieza a mecanizar Ha sido demostrado el valor de los aditivos de extrema presión, y que estos reaccionan en cierto grado con la superficie del metal. Si son demasiado activos o resultan activos a baja temperatura, la reacción puede llegar a producir corrosión. Por ejemplo, el azufre libre puede atacar los metales amarillos y dañar al bronce y otras aleaciones no ferrosas de cojinetes de máquinas herramientas.

Mecanizado de Metales Los agentes E.P. (azufre, cloro, fósforo, etc.) deben estar presentes de tal forma que únicamente se vuelvan activos a las altas temperaturas que se alcanzan en los puntos donde la presión es más elevada por la acción de corte. Para establecer el efecto de la acción corrosiva sobre las partes de metal amarillo, de la máquina o pieza trabajada, se utiliza el ensayo "corrosión lámina de cobre". En este test, una lámina de cobre, limpia y pulida con papel esmeril fino, se sumerge en el aceite a ensayar durante tres horas a 21oC. Al finalizar la prueba se observa si la lámina ha sufrido alguna mancha, por ejemplo, con sulfuro de cobre, producida por el ataque del azufre sobre la superficie de cobre, o si por el contrario la lámina permanece brillante y libre de manchas.

Tendencia a la formación de humos A altas velocidades de corte, en materiales de gran tenacidad, se generan muy altas temperaturas. A menos que la herramienta de corte sea cuidadosamente diseñada y el flujo del refrigerante suficiente, el humo es inevitable debido a la descomposición y volatilización del aceite. Esto se produce especialmente cuando las virutas calientes caen sobre superficies mojadas en aceite, no habiendo sido completamente enfriadas por el flujo del aceite. Aún en estas condiciones puede hacerse mucho para reducir el humo mediante una selección cuidadosa del aceite base, incorporando agen-


Módulo Diez tes mojantes eficientes y asegurándose que el aceite de corte terminado tenga adecuado poder lubricante para el servicio a que está destinado. Las pruebas prácticas en un taller mecánico demuestran que los aceites Shell para mecanizado de metales reducen el humo, particularmente en operaciones severas como tallado de engranajes, mediante la provisión de una película altamente adhesiva con gran poder lubricante.



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Sección Tres SUPERLUBRICANTES SHELL PARA EL MECANIZADO DE METALES ACEITES EMULSIONABLES SHELL BRUMOL SP Shell Brumol SP es un lubricante emulsionable, producido a partir de bases minerales refinadas a las cuales se les agrega un paquete de aditivos para mejorar su desempeño. Shell Brumol SP se usa en la mayoría de las operaciones de maquinado, como son: - Taladrado, torneado, fresado y corte de metales en frío. - Pulido de metales, excepto acero inoxidable, aleaciones resistentes al calor, terrajado y roscado de aleaciones no ferrosas. - En la industria del concreto es utilizado como desmoldante para lograr dar el acabado requerido a la formaleta y proteger los moldes. Estos aceites se encuentran libres de cloro, nitrito y fenoles, lo que permite una operación más segura, previene irritaciones de la piel y la formación de olores molestos.

Además, tiene incorporados biocidas de alto espectro que previenen la formación de microorganismos que degradan el aceite. Las concentraciones pueden variar entre 1 y 5% dependiendo de los requerimientos de lubricación y refrigeración.

SHELL DROMUS B Los lubricantes Shell Dromus son mezclas de aceites minerales refinados, emulgentes y otros aditivos especialmente seleccionados para asegurar que una vez mezclado con agua proporciona una emulsión estable que satisfará los requerimientos de diversas operaciones de mecanizado. Como las emulsiones de Shell Dromus B en agua son excepcionalmente estables, retienen sus excelentes propiedades anticorrosivas por mayores períodos de tiempo proporcionando continua protección a la máquina. En concentraciones al 2 % de agua cumple los requerimientos 4 x 0-0 del test I.P. 125 de corrosión. En contraste a muchas marcas competidoras más baratas, Shell Dromus B no contiene compuestos fenólicos que causan irritación de la piel y tienen un olor muy fuerte que es bastante molesto para el operario de la máquina.

Mecanizado de Metales Se usa normalmente en las operaciones de taladrado, fresado, torneado, corte en frío y bruñido de la mayoría de los metales, excepto de los aceros inoxidables y aleaciones resistentes al calor, terrajado y roscado de aleaciones no ferrosas. Se emplean generalmente en concentraciones del 1 al 15%. En operaciones de laminación de cobre en caliente se emplea en concentraciones al 2% y en frío al 6%. Otra de sus aplicaciones es como inhibidor de corrosión en sistemas hidráulicos con agua, o en sistemas de refrigeración de motores. Su concentración puede oscilar entre el 1 y el 5%.

ACEITES PUROS SHELL MACRON B Los superlubricantes Shell Macron son aceites transparentes de extrema presión moderada. Se fabrican a partir de la mezcla de aceites minerales altamente refinados, con aceites grasos sulfurizados cuidadosamente seleccionados, que los hace útiles para el mecanizado de aceros de resistencia media (de bajo porcentaje de carbono), especialmente cuando se trabaja con máquinas herramientas automáticas. Debido a que Shell Macron B está formulado con aditivos del tipo inactivo es ideal para la


Módulo Diez mecanización de todo tipo de aleaciones no ferrosas y metales amarillos, en tornos automáticos, tallado de engranajes, rectificado de roscas, roscado, roscado por laminación, taladrado, brochado profundo, etc.

SHELL GARIA C Son aceites de mecanizado, transparentes, del tipo extrema presión activos. Shell Garia C está constituido por una mezcla de aceites minerales altamente refinados con aditivos especiales que les confieren excelentes cualidades lubricantes bajo las condiciones de trabajo más severas. Por la calidad de los componentes empleados tienen un olor muy suave, son estables y no se oxidan. Así mismo, reducen a un mínimo su actividad hacia los componentes metálicos amarillos de las máquinas herramientas. Shell Garia C es un aceite multifuncional. Su economía y versatilidad lo hace ser el más usado de la familia Shell Garia Oils. Sus aplicaciones típicas incluyen: - Mecanización automática de aceros aleados (50/70 tons uts, 80/110 Kp/mm2), aceros inoxidables y aleaciones resistentes al calor. - Fresado de engranajes de acero (20/50 tons uts, 30/80 Kp/mm2) y aceros aleados (50/70

Mecanizado de Metales tons uts, 80/110 Kp/mm2). - Terrajado y roscado, roscado por laminación y barrenado profundo de aceros (20/50 tons uts, 30/80 Kp/mm2) y aceros aleados (50/70 tons uts, 80/110 Kp/mm2) - Brochado de acero (20/50 tons uts, 30/80 Kp/mm2).


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Mecanizado de Metales Sección Cuatro SELECCION DEL ACEITE DE CORTE En el cuadro siguiente se encuentran las recomendaciones generales para la correcta elección de aceites para el mecanizado de metales.


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Metales no ferrosos

Aceros Inoxidables; alta resistencia calor, etc.

Operaciones de maquinado

Fácilmente maquinables

Tenaces

20 a 30

30 a 50

50 a 80

Operaciones muy severas (p.e. brochado)

Shell Macron B

Shell Macron 32

Shell Garia C

Shell Garia C o Shell Garia D

Shell Garia D

-----

Roscado (con macho o terraja)

Shell Macron B

Shell Macron 32

Shell Garia C o Shell Macron 32



Shell Garia D

Roscado (laminado)

Shell Macron B

Shell Macron 32




Shell Garia D

Fresado de engranajes

Shell Macron B

Shell Macron 32




Shell Garia D

Rectificado de roscas

Shell Macron B

Shell Macron 32

Shell Garia C

Shell Garia C

Shell Garia C

Shell Garia D

Operaciones automáticas

Shell Macron 32 o Shell Macron B



Shell Macron 32

Shell Garia C


Agujereado y alesado profundo

Shell Macron B o Shell Brumol SP



Shell Garia C

Shell Garia C

-----

Escariado






Shell Garia D

Shell Brumol SP o Shell Macron B



Shell Garia C o Shell Brumol SP

Shell Garia C

Shell Garia D

Fresado

Shell Brumol SP


Shell Brumol SP




Torneado

Shell Brumol SP






Serruchado en frío

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP



Cepillado y limado

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Rectificado

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Agujereado

Resistencia a la tracción (Ton. cortas /Pulg 2)

1. Shell Macron 32 y Shell Garia D son producidos bajo pedido o importación.

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