Principales pautas marcadas en el Libro Blanco de Ihobe

El sector del mecanizado del metal es uno de los más representativos de la actividad industrial del País Vasco. Por ese motivo adquiere especial relevancia el Libro Blanco para la Minimización de Residuos y Emisiones en el sector del Mecanizado de Metal que la Sociedad Pública vasca de Gestión Ambiental, Ihobe, ha publicado. Este artículo se basa precisamente en parte de su contenido.

Fluidos de corte agotados, residuos metálicos en forma de lodos o virutas, aguas aceitosas etc. suponen un impacto ambiental para un medio ya de por sí bastante dañado. Durante la elaboración del Plan de Gestión de Residuos Especiales de la Comunidad Autónoma del País Vasco 1994-2000, se cuantificaron 31.000 T/año de residuos de fluido de corte. En el mismo estudio se indicó que el sector de transformación de metal consume aproximadamente 40.000 T/años de fluido de corte acuosos y 8.000 T/año de aceite de corte.

Los objetivos del Departamento de Ordenación del Territorio, Vivienda y Medio Ambiente del Gobierno Vasco señalan como meta prioritaria la reducción en más del 50% del total de volumen de residuos generados.

Se consideran de especial interés las medidas de producción limpia que se citan a continuación:

Mecanizado en seco:

Se suprime totalmente la utilización de fluidos de corte, pero se debe garantizar un nivel mínimo de retirada de virutas, refrigeración y lubricación del proceso. Además, las herramientas deberán presentar una elevada dureza, resistencia al desgaste a altas temperaturas y reducida adhesión a la pieza y la viruta. Supone una evolución tecnológica de herramientas y materiales, abriéndose cada día nuevas posibilidades de aplicación en diferentes procesos.

Las herramientas recubiertas están permitiendo que el mecanizado en seco se extienda a áreas en las que, hasta el momento, los lubricantes habían sido considerados como imprescindibles. Existen experiencias con resultados positivos en operaciones tan críticas cono son el brochado y el tallado de engranajes. En el caso del tallado de engranajes incluso se ha logrado mejor comportamiento en seco utilizando herramientas de carburo. La refrigeración aportada por el fluido de corte resulta desaconsejable por la aparición de fenómenos de fatiga térmica que favorecen el desarrollo de mecanismos de deterioro de la herramienta (como el micro-spalling o el astillado del filo de corte) y en consecuencia provoca el desgaste prematuro de ésta. Por tanto, este es un caso de operación de mecanizado en el que el corte en seco puede lograr incluso prolongar la vida de la herramienta.

El mecanizado en seco supone una evolución tecnológica de herramientas y materiales, abriéndose cada día nuevas posibilidades de aplicación en diferentes procesos

Particularmente, la precisión dimensional y las tolerancias pueden representar una severa restricción para el mecanizado en seco. En general se puede decir que las operaciones de mecanizado en seco son siempre posibles cuando la pieza no requiere gran precisión dimensional o de forma.

Mecanizado con mínima cantidad de lubricante:

Esta técnica puede reducir el consumo de fluido de corte hasta en un 95% y los residuos metálicos obtenidos presentan únicamente una pequeña capa de fluido lubricante. Hay que tener en cuenta que a pesar de los avances en el campo del mecanizado en seco, los fluidos de corte siguen siendo imprescindibles en muchas operaciones.

En esta técnica, mediante la aplicación precisa de gotas o aerosoles se humedece la zona de corte con la cantidad de fluido estrictamente necesaria. El fluido de corte es consumido en el proceso no produciendo residuos ninguno. Unicamente se genera una película ligera en piezas y virutas que mejoran sustancialmente su gestión y manipulación. Igual que en el mecanizado en seco, hay que garantizar la estabilidad térmica y mecánica de la máquina que puede verse afectada en gran medida por esta alternativa. Para la aplicación del fluido se necesitan dosificadores especiales y habitualmente, aunque no siempre, un servicio de aire comprimido como medio de impulsión del fluido. Estos dosificadores pueden ser adaptados a las boquillas de dosificaciones clásicas y su precio individual oscila entre las 80.000 y las 250.000 pesetas.

Dentro de esta técnica existen tres posibilidades:

– Sistemas de pulverizado a baja presión: el fluido de corte se introduce en una corriente de aire a baja presión y se transmite a la superficie activa en forma de mezcla. Se utiliza habitualmente con fluidos de corte acuosos. El grado de dosificación disponible es poco preciso.

– Sistemas de inyección sin aire: Utilizan bombas dosificadoras que alimentan mediante pulsos una cantidad determinada de fluido de corte que se aplica sobre la superficie activa. No se requiere aire como medio de impulsión del fluido y se utiliza sobre todo en procesos discontinuos.

– Sistemas de pulverización a alta presión: en éstos, el fluido de corte se transporta a la boquilla mediante una bomba y allí se mezcla con el aire comprimido, que se suministra por separado. Así, las cantidades de aire y fluido de corte pueden ajustarse independientemente. La mezcla coaxial en la boquilla evita la posible formación de nieblas. Se alcanza un grado de dosificación de elevada precisión.

Unidades de mantenimiento del fluido de corte:

La introducción en los procesos de sistemas de mantenimiento que eviten la permanencia en el baño de elementos ajenos al mismo como partículas, aceites, etc. prolonga la vida útil del fluido de corte. Además, mejora la calidad del mismo, disminuyendo el riesgo de obtención de rechazos por mal acabado superficial.

Estos elementos extraños pueden ser sólidos o líquidos.

Entre los sólidos nos encontramos con elementos metálicos (lodos y virutas), polvo y partículas del ambiente y basuras (papel, colillas, plásticos…). Los líquidos, por su parte, hacen referencia a aceites hidráulicos, aceites de guías y de lubricación.

Existe un amplio abanico de equipos y sistemas capaces de limitar la presencia de aquellos elementos indeseados que representan un riesgo de primera magnitud para la estabilidad y durabilidad del fluido de corte. Los equipos más comunes son los separadores de aceite, los de sólidos y los de sólidos y aceites de forma combinada.

Implantación de un plan de control del fluido de corte: La medición, control y registro de aquellos parámetros definitorios del estado del fluido de corte, aportan información relevante para el diseño y articulación de un plan de mantenimiento de máximo rendimiento. Los parámetros de control variarán en función de la naturaleza del fluido de corte. Se estima en un 60% el porcentaje máximo de residuos de fluido de corte que pueden ser reducidos mediante la implantación de un plan de control.

El control analítico de los parámetros que gobiernan el proceso de degradación y contaminación de los fluidos de corte acuosos es el mecanismo más efectivo para prolongar la vida útil del fluido en uso.

Implantación de equipos auxiliares de separación: Las piezas y virutas son uno de los medios más habituales de despilfarro de fluido de corte. Este es arrastrado fuera del sistema al impregnar la superficie de la viruta generada en el proceso y al rellenar los huecos de la estructura compleja de las piezas.

Entre las causas principales se encuentran:

Desarrollo y proliferación de microorganismos: Bacterias, hongos y levaduras metabolizan los componentes del fluido de corte acuoso, modificando y degradando su estructura química.

Reacción química con partículas metálicas: los lodos y virutas, al entrar en contacto con el fluido, se oxidan parcialmente degradando el fluido de corte. Este fenómeno está favorecido por las altas temperaturas de operación.

Fatiga térmica: En la zona de conformación se alcanzan temperaturas elevadas que catalizan cambios en la estructura físico-química del fluido de corte.

El factor que más influencia tiene en la degradación es el desarrollo de vida en el seno de éste. Los microorganismos crecen en el fluido de corte a costa de obtener energía degradando y consumiendo las moléculas de aquellos compuestos más fácilmente biodegradables presentes en el mismo. Esta actividad conlleva la pérdida de agentes representativos de la formulación inicial del fluido de corte.