Un fluido para mecanizado de metales emulsionable en agua es un lubricante complejo, formulado a partir de materias primas de diferente naturaleza con el fin de cubrir las necesidades propias del proceso de mecanizado

Recomendaciones para el buen uso de taladrinas

Fernando Díaz Pernas, ingeniero técnico industrial, experto en procesos de fabricación por la UPM. Olipes-Strub Spain (fdiaz@olipes.com)

19/08/2013

La mayoría de las operaciones de mecanizado actuales no sería posibles sin el uso de fluidos especializados: las taladrinas. El criterio de selección de estos fluidos de corte, los parámetros de control y corrección de los baños y el impacto para la salud de los operarios y el medioambiente, son los aspectos sobre los que se centra este artículo. Con este fin, nos adentraremos en el análisis de riesgos, en la selección adecuada del fluido de corte, en las causas y soluciones de los problemas más frecuentes y en las recomendaciones para un correcto uso y mantenimiento de las emulsiones.

Análisis de riesgos

Se debe tener en cuenta que un fluido para mecanizado de metales emulsionable en agua es un lubricante complejo, formulado a partir de materias primas de diferente naturaleza con el fin de cubrir las necesidades propias del proceso de mecanizado. Así, en su formulación podrán intervenir aceites minerales, ácidos grasos, ésteres biodegradables, ésteres complejos, polyol-ester, agua, alcoholes, disolventes, glicol, compuestos carcinógenos de alto riesgo (hidrocarburos aromáticos policíclicos como el a-benzopireno y nitrosaminas), parafinas cloradas y compuestos orgánicos de fósforo o de azufre empleados como aditivos EP y antidesgaste, emulgentes, antioxidantes, inhibidores de corrosión para el cobre, el aluminio o el hierro, quelantes (para atrapar los iones de metales pesados en suspensión), nitratos, nitritos, colorantes, perfumes, bactericidas como las triacinas, isotiazolonas, Omadina Sódica, liberadores de formaldehído y sustancias biostables como el boro o las boramidas, etc.

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Muchos de estos componentes resultan altamente perjudiciales para la salud del operario, incrementando el riesgo de sufrir desde afecciones cutáneas como dermatitis o dermatosis, hasta cáncer, si no se selecciona el lubricante correcto y se toman las debidas precauciones.

Otro de los riesgos al que se enfrenta el operario es el de sufrir afecciones respiratorias tales como irritación de las vías respiratorias, asma e incluso fibrosis pulmonar por la inhalación en forma de niebla o humo de los diferentes compuestos de la emulsión, degradados durante el mecanizado y contaminados con iones metálicos en suspensión.

 

Selección del producto más adecuado

El mecanizador debe pensar en la taladrina como una “herramienta líquida” imprescindible para obtener la máxima productividad y competitividad del proceso de mecanización.

Para una correcta selección del fluido de mecanizado en nuestro taller de mecanizados debemos tener en cuenta los siguientes pasos:

1. Enviar una muestra del agua de nuestro suministrador al laboratorio para su análisis, antes de ser empleada. Por norma general, el mecanizador debe trabajar con concentraciones de taladrina de entre un 4% y un 8% de producto en agua. Siendo el agua el componente principal de la emulsión (entre un 92% y un 96%) entenderemos la importancia de conocer su calidad y controlar su grado de contaminación antes de la puesta en marcha y durante toda la vida útil del baño, ya que esto afectará de manera importante a la estabilidad, la calidad y el rendimiento de la emulsión.

2. Notificar a nuestro proveedor la relación de máquinas que tenemos, los materiales a trabajar en cada máquina y las operaciones de mecanizado a ejecutar, así como el porcentaje de material empleado en los diferentes procesos de mecanizado (por ejemplo, un 20% en fundición, un 50% INOX 304 o un 30% en latón).

Algunas taladrinas pueden afectar a las juntas de goma de las máquinas e incluso a la pintura, especialmente en máquinas de bajo coste. Por eso, es importante confirmar la compatibilidad del lubricante de mecanizado con cada máquina. Asimismo, si variamos los porcentajes de los materiales en producción o incluimos nuevos materiales, debemos notificárselo a nuestro proveedor, para que nos indique si hay que realizar alguna corrección en la concentración de producto, o es necesario reforzar el baño con algún aditivo, como pasivantes de corrosión para el cobre o el aluminio, u otros.

Atención

Los restos de plásticos, nylon y PTFE en los baños de mecanizado favorecen el crecimiento de hongos en la emulsión.

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3. En función de la composición química del agua, de las operaciones de mecanizado a realizar, materiales empleados y el grado de limpieza en máquina, nuestro proveedor de fluidos de mecanizado nos recomendará el producto o productos que mejor se adapten a nuestras necesidades. También, nos debe facilitar las hojas de control periódico y nos guiará durante la puesta en marcha y seguimiento.

Atención

Durante la puesta en marcha de la taladrina puede aparecer espuma, especialmente con el uso de aguas blandas o desmineralizadas y trabajando con altas presiones. En estos casos, su proveedor de fluidos de mecanizado deberá tener en cuenta esta posibilidad y realizar las correcciones oportunas durante la puesta en marcha. Muy importante: no utilizar compuestos de silicona para eliminar la espuma.

4. Una vez hemos elegido una taladrina de bajo impacto ambiental y de bajo factor de riesgo para el operario, le pediremos a nuestro proveedor un estudio de compatibilidad del aceite de guías y del hidráulico con la taladrina, para garantizar que éstos desemulsionan por completo en un plazo de tiempo no superior a 30 minutos, evitando así la alta concentración en la emulsión de aceites atrapados, facilitando su retirada del depósito.

Atención

Los aceites atrapados en la emulsión nos darán lecturas de concentración incorrectas.

Recuerde: a la hora de elegir una taladrina para su taller de mecanizados piense en la salud de sus operarios y utilice un producto con el menor número de componentes nocivos posibles, como las taladrinas de tecnología Biobalance, exentas de biocidas y fungicidas. Hoy en día existen en el mercado múltiples opciones, como los fluidos de mecanizado Stabillo Cut de Olipes-Strub, recomendados por Lovitt Technologies Australia (LTA) para el mecanizado de piezas para los sectores aeroespacial y militar, o por ‘The National Industrial Chemicals Assessment Scheme’, que ha catalogado los fluidos de mecanizado Stabillo Cut como los de menor factor irritante de todas las taladrinas analizadas y que regulan el contenido de materia orgánica mediante el equilibrio natural de la bioflora bacteriana. Además, estos lubricantes cumplen con la norma alemana TRGS 611 (norma técnica gubernamental de manipulación de sustancias tóxicas) que regula el contenido en dietanolaminas (DEA), nitritos (máximo 25 mg/l.) y nitratos (máximo 50 mg/l).

Problemas típicos. Soluciones y controles periódicos

1. Malos olores y presencia de microorganismos

La emulsión de taladrina en las concentraciones habituales (de un 4% a un 8%), es un elemento vivo y un excelente caldo de cultivo para microorganismos como bacterias, hongos y levaduras.

En el caso de depósitos mal aireados, es habitual que el operario aprecie un mal olor característico (siendo su origen el sulfuro de hidrógeno presente en la emulsión, generado por una alta concentración de bacterias anaeróbicas). Un efecto que se acentúa por el “efecto lunes”, a causa de los aceites atrapados en las taladrinas (hidráulico, aceite de guías, aceites de engrase, anticorrosivos, etc) que afloran a la superficie al permanecer el baño estático durante un largo período de tiempo, generando una fina capa oleosa en superficie que impide la correcta oxigenación de la taladrina.

Solución

Controlar a diario la concentración de taladrina en los baños, manteniéndola dentro de los límites de tolerancia indicados por su proveedor.

Mantener limpia la superficie de los baños mediante el uso de un separador de aceites en superficie, como el Oil Seperator Type 5404 de Olipes-Strub o mediante la retirada manual de estos aceites en superficie en máquinas pequeñas o de poco uso y de fácil acceso al depósito.

En grandes baños o en depósitos con mala aireación, se recomienda el uso de un aireador, como el Mikrobelüfter 200 de Olipes-Strub, ambos homologados CE, de instalación y uso muy sencillos y de gran efectividad.

Importante

La presencia de hongos, además de provocar obstrucciones de los filtros y los conductos de taladrina, pueden provocar micosis sistémica por inhalación o cutánea (candidiasis) en los operarios.

Atención

El uso de aguas de pozo o mal tratadas, con altos contenidos en sulfatos, cloruros, nitritos o nitratos acelera el crecimiento de bacterias anaerobias en el baño, especialmente con el uso de taladrinas que incorporan aceites minerales en su formulación. Solicite a su proveedor de fluidos de corte un análisis del agua empleada en su taller de mecanizados, estableciendo límites de calidad y controlando estos límites periódicamente. Los límites máximos recomendados por Olipes-Strub son:

  • Dureza: <25 odH
  • Nitritos: <20ppm
  • Nitratos: <50 ppm
  • Cloruros: 15-30 ppm
  • Sulfatos: 25-50 ppm
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2. Oxidación – corrosión en máquina o en piezas

La principal causa de corrosión es una baja concentración de taladrina durante el proceso de mecanizado. Aunque tampoco debemos descartar otras causas como la alta concentración de cloruros y sulfatos en el agua, un error en la preparación de la emulsión, una bajada del pH por impurezas o por la presencia de bacterias, o incluso el sudor procedente de las manos al tocar las piezas para su inspección o para la colocación de herramientas.

Solución

Control diario de la concentración de taladrina en máquina y control semanal del pH.

Atención

Nunca añada agua sola al depósito de la máquina o taladrina pura. No realice la emulsión añadiendo agua sobre la taladrina y recuerde que los aceites atrapados en la emulsión nos darán lecturas de concentración incorrectas. El uso de bidones abiertos para la preparación de la emulsión y su posterior trasvase a cada máquina mediante una jarra o cubo suele ser la mayor fuente de contaminación por microorganismos.

Recomendación

Utilice un dosificador automático para realizar la mezcla de taladrina en agua en la proporción deseada, como los dosificadores Mixing Device Fag 800 o Mixing Device Flow Master 1300 de Olipes-Strub.

3. Acabado superficial defectuoso

Un mal acabado superficial durante la operación de mecanizado puede tener su origen en la elección de un producto inadecuado para el uso al que se destina, un error en la elección de la herramienta, bajas velocidades de corte, bajo caudal, baja presión en los conductos de taladrina o una inadecuada orientación de los mismos, una concentración incorrecta o incluso presencia de espuma.

Solución

Contacte con su proveedor de fluidos de mecanizado para analizar su caso en particular.

4. Formación De Espuma

Las causas principales son el uso de aguas desmineralizadas (dureza de agua <10ºdH, altas concentraciones de taladrina, poca capacidad del depósito de taladrina, calentamiento excesivo de la emulsión o incremento del tamaño de gota de la molécula de emulsión por degradación del fluido de mecanizado con el paso del tiempo (drop size).

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5. Formación de humos o vapores

Generalmente se producen por una mala elección del fluido de mecanizado para la operación a realizar, arrastre de viruta deficiente, alta temperatura de la emulsión, capacidad del depósito insuficiente, concentración excesivamente alta o incremento del tamaño de gota de la molécula de emulsión por degradación del fluido de mecanizado con el paso del tiempo (drop size).

Solución

Contacte con su proveedor de fluidos de mecanizado para que le realice un asesoramiento personalizado. Utilice sólo fluidos de tecnología Bioestática o Biobalance.

6. Afecciones cutáneas

Por norma general, las afecciones cutáneas en operarios, o dermatosis, se dan en casos aislados y tienen su origen en dermatitis atópicas propias del operario, alergias a determinados componentes de la taladrina, en el uso de trapos de limpieza contaminados con polvo o viruta metálica o en el contacto ocasional con otras sustancias como jabones, desinfectantes o desengrasantes (incluso fuera del horario laboral). En estos casos, el contacto continuado con los fluidos de mecanizado provoca un lavado continuo de la piel (más acentuado en las taladrinas Bioestáticas) que sumado a un pH excesivamente alto, típico de estas taladrinas, por lo general sintéticas o semisintéticas, acelera los procesos de dermatosis. Si además, la emulsión tiene una elevada concentración de aceite atrapado (tramp oil) o presenta una alta contaminación por microorganismos, el proceso de dermatosis se agravará considerablemente.

 

Solución

Pida a su proveedor que realice un test de alergia para confirmar que su operario no es alérgico a ninguno de los componentes del fluido de mecanizado seleccionado. Realice un estudio microbiológico de la emulsión en la máquina o máquinas con las que tiene contacto su operario. Facilite a su operario una crema de guantes invisibles especial para soluciones acuosas de pH alcalino, como la Lindesa-O de Olipes-Strub que se aplicará en las zonas afectadas con regularidad y una vez limpias.

En caso de afecciones graves evite todo contacto de la piel con la emulsión utilizando barreras protectoras como guantes, al menos hasta que la situación se normalice.

Sustituya el fluido de mecanizado por un fluido de tecnología Biobalance, como las taladrinas Stabillo Cut de Olipes-Strub y confirme la compatibilidad del aceite de guías con el fluido de mecanizado seleccionado.

Mantenga los niveles de concentración dentro de los límites recomendados por su proveedor y mantenga los baños en buenas condiciones de limpieza. Utilice jabones de limpieza neutros, mantenga la ropa de trabajo limpia y sustituya los trapos de limpieza por papel de celulosa desechable.

Atención

Si detecta una irritación cutánea generalizada de los operarios del taller contacte con su mutua de trabajo y con su proveedor de fluidos de mecanizado y expóngales el problema.

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Conclusiones y recomendaciones generales

1. Controle a diario la concentración mediante el uso de refractómetro (la lectura del refractómetro no nos da la concentración real, para calcular ésta deberá aplicarse un coeficiente de corrección facilitado por el proveedor de su fluido de mecanizado en la ficha técnica del producto). Valores de concentración real recomendados para la mayoría de los procesos: 4%-8%.

Concentraciones por debajo del 4% ofrecen una lubricación pobre, se acercan a los límites mínimos de protección anticorrosiva de muchos fluidos de corte, especialmente en baños contaminados por iones metálicos o por partículas metálicas en suspensión y favorecen el crecimiento de colonias de bacterias. Concentraciones por encima del 8% pueden mermar la capacidad de refrigeración de la emulsión, provocando un sobrecalentamiento de la pieza y la herramienta, formando humos y vapores y empeorando la calidad del acabado superficial, especialmente en taladrinas minerales Bioestables (obsoletas) cuyo tamaño de molécula de emulsión crece con el paso del tiempo, pudiendo multiplicar por cinco su tamaño inicial e impidiendo el correcto flujo de taladrina en el punto de corte.

2. Controle a diario el aspecto de la emulsión: Refleje en una hoja de seguimiento y control los cambios en el color y transparencia de la emulsión en uso y notifíqueselos periódicamente al proveedor. Observe la limpieza de la máquina. Las taladrinas Bioestáticas (sintéticas y semisintéticas) son las más estables con el paso del tiempo y ofrecen una excelente limpieza de la máquina, con ventanas limpias y ausencia de residuos sobre las paredes de la máquina y están especialmente recomendadas cuando se trabaja más de un 30% de fundición en máquina o máquinas de grandes dimensiones en las que el operario se tiene que desplazar a pie por encima de la bancada.

3. Controle semanalmente el pH de la emulsión: Un pH bajo es sinónimo de degradación del fluido de corte en uso y de la presencia de bacterias. Si el pH de la emulsión desciende en más de un 3% sobre el valor de puesta en marcha, notifíqueselo a su proveedor.

4. Controle mensualmente el grado de contaminación del baño o emulsión, mediante el envío de muestras a su proveedor de fluidos de mecanizado.
 Valores máximos recomendables: Bacterias: <103 CFU/ml; Hongos: <101 CFU/ml; Levaduras: <101 CFU/ml. En caso de apreciarse en los controles mensuales que los valores se mantienen regularmente dentro de tolerancia, los controles podrán pasar a ser trimestrales e incluso semestrales.

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Fernando Díaz Pernas, autor del presente artículo, es ingeniero técnico industrial y experto en procesos de fabricación por la Universidad Politécnica de Madrid (UPM).

Publicaciones de referencia consultadas

  • Metalworking Fluids. Por Marcel Strub, licenciado en Ciencia Químicas.
  • Taladrinas. Conceptos microbiológicos básicos. Juan María Fernández de Heredia, licenciado en Ciencias Químicas.
  • Fluidos de corte: criterios de control de riesgos higiénicos. Roberto Laborda Grima, Doctor en Ciencias Biológicas.
  • Evaluating the performance of water-miscible cutting fluids in tribotest and actual machining processes. Stefan Joksch, ingeniero Técnico Industrial.

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Olipes, S.L.

Comentarios al artículo/noticia

#1 - josé miguel
01/06/2014 11:09:43
gracias por la información sobre la crema lindesa-o, ¿donde se puede conseguir en españa?, en olipes-strub no la veo

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