10.mecanizado de metales

Mecanizadode Metales

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMdulo Diez

CONTENIDO

Seccin Uno Cambiando las mquinas herramientas deaceites puros a emulsionesDisposicin de emulsiones usadasProceso de disposicinAspectos de salud e higieneConclusionesAceites puros para el mecanizado demetales

El corte de metalesIntroduccinTeora del corte de metalesHerramientas de corteClasificacin de los metales segnsu maquinabilidad

Seccin DosFluidos para el mecanizado de metalesFunciones que deben cumplirAceites emulsionablesPropiedadesEfecto de la calidad del agua sobre laemulsinPreparacin de una emulsinContenido de aceite de una emulsinMonitoreo y mantenimiento de unaemulsin en serviciopH durante el servicioContaminacin con fugas de aceite(Tramp Oil)Contaminacin con polvo metlicoContaminacin por bacterias y hongosMtodos para combatir losmicroorganismos

Seccin TresSuperlubricantes Shell para elmecanizado de metales

Aceites emulsionables

Aceites puros

Seccin CuatroSeleccin de un aceite de corte

Propiedad humectantePropiedades de extrema presin ylubricantesAccin anticorrosiva sobre lamquina y la pieza a mecanizarTendencia a la fotmacin de humos



Seccin UnoEL CORTE DE METALES

INTRODUCCION

Cuando se mecanizan metales se genera calortanto en el corte como en la friccin de la virutaa lo largo de la herramienta de corte. La tempe-ratura alcanzada depende del balance entre lageneracin de calor y su disipacin o evacua-cin.

Con los fluidos de corte se disminuye el coefi-ciente de friccin, se alarga la vida til de laherramienta, se mejora el acabado superficial,se incrementa la produccin y se reducen loscostos.

Hay dos tipos base de fluidos de corte, los cua-les se considerarn en detalle en el desarrollodel mdulo. Los fluidos miscibles con agua ylos aceites puros son las dos categoras delubricantes para el mecanizado de metales.

Shell dispone de un portafolio de productos quecumplen satisfactoriamente todas las operacio-nes de corte y se cuenta con la tecnologa ne-cesaria para cubrir los requerimientos especia-les de un determinado caso.

TEORIA DEL CORTE DE METALES

Los dos principales problemas que se presen-tan en el mecanizado de metales son el calor yel rozamiento; ambos generados durante laoperacin.

El calor generado puede provenir de las siguien-tes causas:

a. De la energa procedente de la deformacin plstica.

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 metlica que se mecaniza.

De estas tres causales de generacin de calordurante el mecanizado, la primera es la quems incidencia tiene, calculndose en las dosterceras partes del calor total.

Herramientas de Corte

La herramienta de corte es muy importante enun trabajo de mecanizado, puesto que si no dael rendimiento adecuado por falta de una buenalubricacin y refrigeracin, puede ocasionarprdidas elevadas no slo por el valor de la he-rramienta que se pueda daar y que a veces esmuy costosa como en el caso del brochado,sino que hay que agregar el valor de las piezasdefectuosas.



El mayor enemigo de la herramienta es el calorgenerado durante la operacin, pues la tempe-ratura ms alta tiene lugar alrededor de staproducindose un reblandecimiento de la he-rramienta que, junto con la abrasin y la fric-cin, pueden destruirla rpidamente.

Esta accin el progresiva pues al ser la herra-mienta ms blanda se necesita mayor energapara realizar el mismo trabajo, y entonces seaumenta la presin de la herramienta sobre lapieza y en consecuencia la temperatura en lazona de corte. En cualquier operacin mecni-ca, para arrancar viruta de un metal por mediode una herramienta de determinada dureza, el98% de la energa consumida se convierte encalor.

Debido al calor generado, la viruta arrancadapor la herramienta se suelda a ella muy cercadel filo cortante, acumulndose en esta zonalas virutas metlicas y constituyendo lo que sedenomina falso filo; que se est formando ydesprendiendo constantemente durante la ope-racin de mecanizado, siendo precisamente unade las funciones del fluido de corte la de con-trolar el crecimiento excesivo del falso filo.

Como la temperatura que se produce en elmecanizado es alta, se van arrancando algu-nas partculas de la herramienta produciendoun pequesimo crter exactamente detrs delfilo cortante. Este crter que al principio es muypequeo, a medida que avanza la operacin vacreciendo hasta alcanzar el filo que se debilitahasta no poder soportar la presin de trabajo yse fractura.

En todo mecanizado, sin importar la dureza dela pieza metlica, al arrancar la viruta se produ-ce una deformacin plstica o reblandecimien-to. Este efecto mecnico del material tiene lu-gar en aquella zona de la pieza, anterior a laherramienta de corte que la mecaniza, convir-tindose tambin en calor la energa necesariapara conseguir la deformacin plstica, con locual el problema trmico de la operacin se in-tensifica an ms.

Para cada herramienta de corte y un materialdeterminado existe siempre una relacininversamente proporcional entre los caloresgenerados en las operaciones de corte y remo-

HERRAMIENTAVIRUTA

VIRUTA



cin de la cantidad de viruta, y el ngulo decorte de la herramienta. Esta relacin est dadapor:

Cp=1/a

Donde Cp es el calor producido y a es el ngulode corte de la herramienta.

El ngulo est relacionado con el coeficientede rozamiento entre la viruta y la herramientade forma que a mayor ngulo menor rozamien-to y cantidad de calor producido.



CLASIFICACION DE LOS METALESSEGUN SU MAQUINABILIDAD

Los metales se dividen en dos grandes grupos:Ferrosos y no ferrosos.

El grupo de metales de naturaleza ferrosa estconstituido por aquellos materiales de base hie-rro; o mejor sus aleaciones, pues el hierro purotiene poca aplicacin industrial.

Entre estos materiales los ms importantesson:

- Hierro fundido (con considerable cantidad de carbono en su composicin qumica).

- El acero al carbono y el de baja aleacin.

- Aceros de alta aleaci(e inoxidables, martencticos y ferrticos.

- Aceros inoxidables austenticos.

- Aceros al carbono, aceros aleados y aceros rpidos.

Si se trabaja con hierro fundido debe hacerseuna lubricacin en seco o utilizar emulsiones,con el inconveniente que se produzcan lodos,lo que obliga a filtrar el fluido de corte con fre-cuencia.

Para los aceros al carbono y de baja aleacin

en mecanizados de mediana severidad se pue-de emplear un fluido de corte sin aditivos deextrema presin.

Para los aceros de alta aleacin, cuyamaquinabilidad es ms elevada, se requiere flui-dos de corte con aditivos de extrema presin.

El grupo de metales de naturaleza no ferrosase subdivide en:

- Cobalto

- Nquel o sus aleacioneS

- Cobre o sus aleaciones

- Latn (Cu-Zn)

- Bronces (Cu-Sn)

- Bronces al silicio

- Aluminio

- Magnesio

El Cobalto es un material difcil de mecanizar ydeben usarse fluidos de corte con aditivos deextrema presin; al igual que para el Nquel ysus aleaciones.

Para materiales de latn de alta maquinabilidad,al igual que para los bronces fosforados se re-quieren aceites de corte emulsionables.

Para los bronces que no son fciles de meca-



nizar, pues sufren los efectos de la deforma-cin plstica, se deben emplear aceites de corteemulsionables con aditivos

E.P. de baja o media actividad.

En el caso de materiales de Cobre y aleacio-nes de Nquel-Plata, se usan aceites ligeros demedia presin.

El Aluminio que posee un coeficiente de dilata-cin trmica muy elevado requiere alta capaci-dad refrigerante del fluido de corte. Lamaquinabilidad del Aluminio es ms fcil cuan-do est aleado con Cobre y difcil cuando estaleado al Silicio.



Seccin DosFLUIDOS PARA EL MECANIZADO DE

METALES

FUNCIONES QUE DEBEN CUMPLIR

Lubricar

Una buena lubricacin reduce la friccin de lassuperficies en contacto lo que significa un aho-rro en el consumo de energa y una menor ge-neracin de calor. Por otro lado, se elimina elpeligro de fusin de las virutas evitando la sol-dadura de las mismas a la herramienta y a lapieza en elaboracin.

Refrigerar

El enfriamiento de las superficies en contactoconserva el templado de la herramienta prolon-gando su vida y haciendo ms duradero su filo.Se reduce la dilatacin volumtrica de las ma-sas lo que permite trabajar con tolerancias msestrictas y mayores velocidades de giro y avan-ce.

Limpiar

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

Aumentar la produccin

Dado que se reducen los perodos improducti-vos y adems permiten mayores velocidadesde giro y avance se disminuyen los tiempos deproceso.



ACEITES EMULSIONABLES

Las emulsiones que trataremos en este mdu-lo son aceite en agua. Estas emulsiones con-sisten esencialmente de un pequeo porcenta-je de aceite emulsificable concentrado (menoral 5% ) disuelto en un volumen dado de agua.El aceite emulsificable usualmente est com-puesto de una base mineral, aditivoemulsificador y otros elementos que le aporta-rn caractersticas de inhibicin de herrumbrey corrosin, resistencia a la formacin de es-puma, y en algunos casos especiales, com-portamiento de extrema presin.

Biocidas son tambin adicionados para preve-nir y controlar el crecimiento de hongos y bac-terias que degradan la emulsin y son causan-tes de enfermedades de la piel.

El hecho que estas emulsiones estn princi-palmente constituidas por agua, ofrece la ven-taja de un alto poder refrigerante.

Al mismo tiempo, la presencia de aceite mine-ral, aditivos emulsificadores e inhibidores decorrosin compensan las desventajas bsicasdel agua como son su corrosividad y un pobrepoder de humedecimiento de los metales. Ade-ms, el aceite mineral aporta una cierta canti-dad de lubricidad.

As como otros tipos de fluidos de corte, lasemulsiones tambin arrastran las virutas del reade corte y previenen daos a la herramienta.

Las emulsiones aceite en agua son particular-mente tiles para operaciones de mecanizadode metales donde el principal requerimiento esuna alta capacidad refrigerante para remover elcalor producido por la operacin de corte y porla friccin, y donde la lubricacin de la herra-mienta no es crtica. Las principales aplicacio-nes de las emulsiones son, por lo tanto, enaquellas operaciones donde las velocidades decorte son medianamente altas y las operacio-nes de corte no son severas, como por ejemploen torneados, fresados, taladrados, corte en fro(sierras), y rectificados.

En aplicaciones donde las velocidades sonmenores, las operaciones de mecanizado msseveras y los materiales ms duros, la lubrici-dad del fluido es ms importante que su capa-cidad refrigerante. Por ejemplo, donde la lubri-cacin entre la viruta y la herramienta, y entrela herramienta y la pieza de trabajo es requeri-da para reducir el calor generado por la fricciny prevenir la soldadura. Estas condiciones exis-ten en el tallado de engranajes, brochado, tala-drados profundos, entre otros. Para estas apli-caciones los aceites de corte puros son prefe-ridos.



PROPIEDADES

Para responder satisfactoriamente a las exigen-cias de sus aplicaciones, un aceiteemulsionable debe poseer esencialmente lassiguientes caractersticas:

Emulsificadores.Los aditivos ms importantes para aceitesemulsionables, tanto en funcin como en can-tidad, son los emulsificadores. Estos no sola-mente facilitan la dispersin del aceite en agua,sino que mantienen estable la emulsin.

como aceite libre.

Los emulsificadores se dividen en dos tipos:Inicos y no inicos. Los emulsificadoresinicos se disocian en iones positivos y negati-vos cuando se disuelven en agua y son descri-tos como aninicos y catinicos dependiendode s su actividad a nivel superficial es desde elanin o desde el catin, respectivamente. Deotro lado, los emulsificadores no inicos, comosu nombre lo indica no se disocian (o ionizan)cuando se disuelven en agua, pero son distri-buidos coloidalmente.

AGUA

Molcula de Emulsibilidad

Parte de la molcula soluble en agua

Parte de la molcula soluble en aceite

Los emulsificadores son molculas bipolareslas cuales reducen la tensin superficial y for-man pelculas monomoleculares relativamenteestables en la interface aceite/agua. Estas pe-lculas previenen que las gotas de aceite fina-mente dispersas en la emulsin se separen

AGUA

ACEITE

No ionicas Ionicas

ACEITE

La reaccin de productos como, por ejemplo,alquil fenoles y xidos de etileno son probable-mente el grupo ms comn de emulsificadoresno inicos y, recientemente, su uso en aceitesemulsionables se ha incrementado debido a suhabilidad para estabilizar la emulsin.

Inhibicin de herrumbre y corrosinLa habilidad para proveer buena proteccin con-tra la corrosin es una de las propiedades ms



importantes de un aceite emulsionable, la cualse mejora con el contenido de aceite pero ga-rantizando un adecuado rendimientoanticorrosin en su aplicacin.

Hay dos mtodos de prueba estandarizadospara evaluar las propiedades anticorrosin deun aceite emulsionable:

- El mtodo DIN 51360, parte I, estandariza la prueba de corrosin Herbert. En esta prueba se utilizan virutas del fresado de un acero sobre lminas de hierro fundido o colado.

- El mtodo DIN 51360 parte II, usa virutas de hierro gris sobre papel filtrante.

Capacidad antiespumanteComo los agentes emulsif icantes sonsurfactantes, las emulsiones pueden tener ten-dencia a formar espuma. Entre mayor sea lacantidad de emulsificador en el aceite, y laemulsin est ms finamente dispersa, mayorser la tendencia a formar espuma. Esta ten-dencia tambin se incrementa con la suavidaddel agua usada. Generalmente una dureza m-nima de 5od (85 ppm CaCO3) es deseable paraminimizar el riesgo de espuma.

Una pequea cantidad de espuma generalmenteno causa ningn problema, pero grandes canti-dades pueden en algunas circunstancias cau-sar serias dificultades. En estos casos un adi-tivo antiespumante puede ser usado para dis-

persar la espuma. Los antiespumantes mscomunes son aquellos basados en siliconaspero deben ser utilizados con cuidado puespueden afectar negativamente los subsecuentestratamientos superficiales de los componentesprocesados. Todos los antiespumantes sonactivos slo por periodos relativamente limita-dos y por ello puede requerirse una nueva adi-cin despus de un tiempo de uso.

Si el agua es muy suave, es mejor incrementarsu dureza antes de preparar la emulsin. Estose logra adicionando nitrato de calcio a una ratade 30 g por 1d (17 ppm CaCO3) por 1 m3 deagua. Es mejor disolver el nitrato de calcio enuna pequea parte del agua usada para la emul-sin. La concentracin resultante debera seragregada y dispersa en el volumen de aguaantes de mezclar el aceite. Solamente salesde suficiente dureza deberan ser adicionadaspara prevenir problemas de espuma durante elmaquinado. No hay mtodos de laboratorioestandarizados para evaluar las propiedadesantiespumantes de una emulsin.

Extrema presinAs como en los aceites puros para corte, adi-tivos extrema presin a base de materialessulfurizados o clorinados, pueden ser incluidosen la formulacin de aceites emulsificables paradarle mayor capacidad de soporte de carga yhacerlos tiles para operaciones ms severas.

Los aceites E.P. emulsionables son normalmen-te usados donde la habilidad lubricante es un



factor importante. Este es el caso demaquinados de materiales duros y con muybajas velocidades de corte.

En algunas operaciones, los aceitesemulsionables con extrema presin pueden re-emplazar a los aceites puros inactivos o conbaja actividad.

Para obtener los beneficios de mayor soportede carga, los aceites emulsionables con aditi-vos E.P. deben ser usados en mayores con-centraciones, por ejemplo un 10 a 15% de lasolucin. La vida prolongada de la herramientay el acabado superficial obtenido con los acei-tes emulsionables E.P. compensan su mayorcosto.



EFECTO DE LA CALIDAD DEL AGUASOBRE LA EMULSIN

Como se mencion anteriormente, lasemulsiones usadas en operaciones de meca-nizado de metales son usualmente del tipo acei-te en agua, es decir agua con un pequeo por-centaje de aceite concentrado disperso en ella.As las peculiaridades del agua usada puedentener un efecto significativo sobre la calidad dela emulsin y su rendimiento. Aguas no trata-das son inutilizables por la cantidad de conta-minantes y microorganismos que contienen. Eluso de agua potable es prcticamente indis-pensable.

Aparte de su limpieza, el agua tiene otras pro-piedades las cuales pueden afectar la emulsin.Entre las ms importantes estn:

DurezaAgua dura resulta de las sales de calcio ymagnesio disueltas en ella. Estas sales pue-den reaccionar con los emulsificadores y otroscomponentes de los aceites emulsionables paraformar compuestos los cuales son insolublesen agua y se separan en forma de natas y de-psitos pegajosos.

Puesto que algunos de los emulsificadores pue-den estar involucrados en estas reacciones, laestabilidad de la emulsin puede reducirse for-mando natas y separacin de aceite. Esto esparticularmente probable con los aceitesemulsionables que contienen emulsificadores

aninicos.

Los aceites emulsionables son diseados paraproducir emulsiones estables en agua con uncierto grado de dureza, normalmente hasta 20od(cerca de 350 ppm CaCO3).

En muchos casos puede resultar ms baratousar agua blanda. Sin embargo, si todas lassales duras son removidas hay una mayor ten-dencia de la emulsin a formar espuma y espor lo tanto ms adecuado usar aguas parcial-mente blandas o mezclar aguas duras conaguas totalmente blandas para obtener unadureza aproximada de Ca de 5 - 10od (85 - 175ppm CaCO3).

Aguas muy duras pueden ser ablandadas porla precipitacin del calcio y el magnesio conqumicos; por ejemplo, con fosfato trisdico ocarbonato de sodio. Actualmente es muchoms comn usar intercambiadores inicos loscuales son simples de operar, monitorear ymantener.

La estabilidad de los aceites emulsionablescuando son mezclados con agua dura es eva-luada por el mtodo DIN 51367. En este mto-do la estabilidad es indicada por un porcentajedel 5% de emulsin que se separa despus de24 horas, en comparacin con una emulsinfresca de la misma concentracin. La emulsines hecha con agua cuya dureza es de 20od (cer-ca de 350 ppm CaCO3).



Valor de pHEl pH de un lquido muestra si este es cido,neutro o alcalino. El pH del agua usada deberaser neutro, p.e. alrededor de 7, y el pH de laemulsin recin hecha debe estar entre 8 y 9,5(alcalino). Si el pH es muy bajo la emulsin noofrece adecuada proteccin contra la herrum-bre en el maquinado de aceros y tambin suestabilidad puede ser menor. Si por el contrariola emulsin es muy alcalina tender a removerlas grasas naturales de la piel y a destruir elrecubrimiento acdico que sirve para proteger-la, facilitando la penetracin de bacterias cau-santes de enfermedades como la dermatitis.Por otra parte, la concentracin demicroorganismos en una emulsin depende delvalor de pH y su rata de propagacin es afecta-da por este valor.

Contenido de salesEl nivel normal de sales minerales en el agua,como cloritos y sulfatos, generalmente tienenun muy pequeo efecto sobre las propiedadesde una emulsin, pero en operaciones de me-canizado donde el calor generado es excesivo,las prdidas de agua por evaporacin son altasy obligan a efectuar rellenos frecuentes.

Bajo estas condiciones la concentracin desales en la emulsin se puede incrementar, dis-minuyendo su estabilidad y por causa de laseparacin tener una vida de servicio ms cor-ta. El incremento en el contenido de sales pue-de tambin reducir las propiedades preventivasde corrosin y donde esto ocurra se hace ne-

cesario usar agua desalinada para reemplazaraquella que se pierde por evaporacin.



PREPARACION DE UNA EMULSION

Para la preparacin correcta de una emulsindeben 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 relacin aceite / agua requerida.

3. Agitar (mezclar) lentamente hasta obtener una emulsin homognea.

Si el procedimiento es invertido, es decir el aguase agrega al aceite se obtiene una emulsinagua en aceite, pero resultar imposible con-vertirla en una emulsin homognea aceite enagua an con periodos prolongados de mez-cla. Esto conlleva a inestabilidad de la emul-sin con prdida de propiedades lubricantes ymayor corrosividad sobre los metales.



2000

1500

1000

500

5 10 15 20 25 30%

x 10 C r Ni Mo Ti 18 10 Steel

42 Cr Mo 4 Steel

Ck 45Steel

Contenido de Aceite de la Emulsin

VID

A D

E L

A H

ER

RA

MIE

NTA

CONTENIDO DE ACEITE EN UNAEMULSION

Ya se ha dicho que el aceite en una emulsinprovee una cierta cantidad de lubricidad y juntocon otros componentes previene la corrosin,pero para que sea efectivo la emulsin debecontener mnimo 1% de aceite emulsificableconcentrado.

Para operaciones de esmerilado, un contenidode aceite del 1 a 2% es usado con el objeto deprevenir el pulido de la piedra de esmerilar. Sinembargo, para usos generales en talleres laemulsin contiene en promedio entre un 2 y5% de aceite. Donde se requiere un nivel altode proteccin contra la herrumbre y lubricidadextra, las emulsiones pueden contener hastaun 10% o ms de aceite. En conclusin, laspropiedades lubricantes de una emulsin pue-den incrementarse mediante la adicin de aceitecuando se estn mecanizando materiales msresistentes al corte. La grfica siguiente ilustrael rendimiento de la herramienta de corte parael mecanizado de diversos materiales y condiferentes relaciones aceite/agua en la emul-sin.

De la grfica se deduce que con un acero

Ck 45 la vida ptima de la herramienta se obtie-ne con un 5% de aceite en la emulsin, y paramecanizar un acero X10 Cr Ni Mo Ti 1810 haymenor desgaste de la herramienta usando unaemulsin con un 25% de aceite. As mismo elCk 45 es relativamente ms fcil de procesar y

la vida de la herramienta disminuye a medidaque aumenta el contenido de aceite en la emul-sin. Esto confirma el efecto combinado del en-friamiento y la lubricacin sobre el desgaste dela herramienta de corte. De acuerdo con la du-reza del material y la severidad del mecaniza-do es necesario establecer cul de los dos fac-tores, lubricacin o enfriamiento, es ms im-portante para la vida de la herramienta.

La influencia del contenido de aceite sobre lavida de la herramienta es particularmente mar-cada a bajas velocidades de corte. A mayoresvelocidades este efecto cae apreciablemente yel impacto de la refrigeracin essignificativamente ms importante.

Cuando se emplean aceites emulsionables quecontienen biocidas, es esencial que la emul-sin tenga una mnima concentracin recomen-



dada de aceite para asegurar que el biocidaresulte efectivo en el control de bacterias y hon-gos; pero al mismo tiempo esta concentracinno debe ser excesiva de tal modo que se pre-venga cualquier riesgo de irritacin de la pielcausada por el mismo biocida.

200

2 10

Contenido de Aceite de la Emulsin

VID

A D

E L

A H

ER

RA

MIE

NT

A

20 30%

100

300

400

500

v=90 m/min

v=72 m/min

v=45 m/min



MONITOREO Y MANTENIMIENTO DE UNAEMULSION EN SERVICIOConcentracinDurante las operaciones de mecanizado de me-tales parte de la emulsin se pierde y a su vez laconcentracin aceite/agua cambia. En elmaquinado, el contenido de aceite de la emul-sin en servicio generalmente decrece debido aque el aceite tiene una gran afinidad con los me-tales y proporcionalmente ms aceite que aguaes retirado con los residuos o virutas del mecani-zado. Donde las temperaturas de mecanizado sonmuy altas, habr rpida evaporacin de agua y elcontenido de aceite se incrementar. Por lo ante-rior, es absolutamente necesario que lasemulsiones sean regularmente monitoreadas paraverificar el contenido de aceite. Estos chequeosson particularmente importantes en emulsionescuyo contenido inicial de aceite est por debajodel 1 2%, debido a que cualquier prdidadesproporcionada de aceite har que la concen-tracin alcance niveles en los que la proteccinanticorrosiva es inapropiada.

Un baln aforado o tubo calibrado puede ser utili-zado para chequear el contenido de aceite de unaemulsin. El equipo usualmente consiste en untubo provisto de una escala graduada y un tapnde vidrio, el cual es llenado con 100 cm3 de emul-sin y posteriormente se agrega cido clorhdricoconcentrado. La emulsin se separa entonces ydespus de un corto lapso de tiempo el conteni-do de aceite puede ser ledo sobre la escala.



En forma alternativa, el contenido de aceite deuna emulsin puede ser medido ms rpida-mente con un refractmetro el cual, de hecho,mide el ndice refractivo. No obstante, el ndicerefractivo est relacionado con el contenido deaceite y as las variaciones en concentracinpueden ser determinadas con los cambios enel ndice refractivo.

Este mtodo resulta ms preciso y seguro enla medida en que la emulsin est ms fina-mente dispersa. De hecho, resultados absolu-tamente seguros solamente pueden ser obte-nidos para soluciones; pero de cualquier modoes un mtodo suficientemente preciso para elmonitoreo de emulsiones en servicio dado quelos instrumentos se calibran para cada aceiteemulsionable o solucin usada. La presenciade espuma debe ser removida y la emulsinfiltrada para eliminar los contaminantes.

Donde se utilice el refractmetro para monitorearconstantemente una emulsin, es aconsejablehacer chequeos ocasionales con un balnaforado, por ejemplo usando cido.

El tanque debe mantenerse lleno con emulsinhasta el nivel recomendado. Esto requiere com-pletar nivel regularmente, lo cual se hace agre-gando aceite emulsionable fresco o emulsin.

Una vez medida la concentracin, esta se debecorregir agregando una emulsin correctora deconcentracin conocida.

La cantidad a agregar se puede conocer me-diante la regla de la Cruz de San Andrs.

CE PCE

CR

CC PCC

CR: Concentracin recomendada.

CE: Concentracin que hay en el depsito.

CC: Concentracin correctora.



PCE: Volumen de emulsin.

PCC: Volumen emulsin correctora a agregarpor cada volumen de emulsin existente.

Entonces: PCE= CC-CR

PCC= CE-CR

En general, es preferible completar nivel conemulsin fresca. Si por el contrario, el conteni-do de aceite en la emulsin se ha incrementadoes necesario usar un debilitador de emulsin,cuyo volumen tambin est limitado por la con-centracin requerida en el sistema.



PH DURANTE EL SERVICIO

Como ya se ha mencionado, el pH de una emul-sin es el principal factor que afecta su rendi-miento en operacin. El pH de una emulsinnueva oscila generalmente entre 8 y 9.5, peropuede reducirse durante el servicio debido acontaminacin con material cido remanentede las operaciones previas de mecanizado ocomo consecuencia de la degradacin bacterialdel aceite emulsionable. Para que las propie-dades anticorrosivas y la estabilidad de la emul-sin se mantengan es vital asegurar que el pHest siempre en el rango previamente definido.Por tal razn, el pH de la emulsin deberamonitorearse a travs de toda su vida en servi-cio.



CONTAMINACION CON FUGAS DEACEITE (TRAMP OIL)

Los lubricantes de la mquina herramienta ta-les como el aplicado en las guas y el aceitehidrulico, p.e., el procedente de los cilindrosde filtrado casi inevitablemente van a parar alsistema de fluido de corte. Donde ste contie-ne aceite puro, la adicin de tales lubricantesno afecta dramticamente la eficacia del aceitede corte o su vida, ya que se compensan estasfugas con los rellenos y cambios de aceite nue-vo. Por el contrario, si la mquina utilizaemulsiones aceite en agua como fluido de cor-te, la eficacia y su vida til puede ser seriamen-te afectada. Una pequea cantidad de lubri-cante puede ser emulsificado, pero la mayorparte de ste, llamado "Tramp Oil", permaneceen forma de gotas que eventualmente formanuna capa flotante en la superficie del fluido enel tanque de almacenamiento.

Grandes gotas de aceite pueden conducir agradientes de enfriamento errneos y desigua-les; tambin pueden causar embotamiento delas muelas de rectificar, y de aqu un acabadosuperficial inaceptable.

La estabilidad de la emulsin puede tambinser afectada de forma adversa por el influjo deaceite lubricante, y la capa de aceite que cubrela superficie del fluido en el tanque, es un cam-po de cultivo para las bacterias anaerbicas.Un rpido signo de esta condicin es el olordesagradable a sulfdrico que se origina cuan-

do se pone en marcha el sistema despus deuna parada.



CONTAMINACION CON POLVOMETALICO

La operacin de mecanizado esta siempreacompaada por la transformacin del metaldesechado en virutas u otras partculas de va-riadas formas y tamaos. En el rectificado tam-bin se desalojan partculas de arena y de agen-te aglomerante de las muelas de rectificar. Sino se toma accin para eliminar estas partcu-las de metal y otros slidos del fluido de cortesu eficacia se reducir. Donde la velocidad deflujo de las gotas del refrigerante es objeto defuerzas centrfugas, algunas de las partculasse separarn y si esto sucede en las tuberas,p.e., en curvas pronunciadas, el flujo del refri-gerante eventualmente empeorar, lo cual con-duce a menos enfriamiento de la herramienta ya menor efectividad de desplazamiento de lasvirutas. Esto da lugar a temperaturas ms ele-vadas, un mayor desgaste de la herramienta ydeficientes acabados superficiales.

Hay varias formas de conseguir este grado delimpieza, combinando medios para separar elpolvo metlico como los ciclones, filtros de mallade alambre, de metal sinterizado o de papel,filtros de fibras y centrfugas. La combinacinrequerida depende del tipo de operacin y deltipo de fluido de corte. As, un torneado de aca-bado fino o un rectificado requieren un fluidoms limpio que una operacin de tallado o fre-sado.

Emulsin Limpia Emulsin Sucia

Vertedero Bafle

PlatoSeccin deSedimento

LodoSeccin de Emulsin Limpia

Filtracin de una emulsinEl mtodo simple de limpieza o separacin deslidos contaminantes por gravedad medianteuna trampa de sedimentos, ilustrado anterior-mente, es raramente empleado debido a supobre eficiencia y a que la remocin de los lodosdel fondo del tanque es difcil y costosa.

La instalacin de bandas o correas raspadoraspermite un retiro continuo de lodos y partculaslo que disminuye el tiempo de contacto de laemulsin con los contaminantes, pero la efi-ciencia en la limpieza es todava pobre.

Emulsin Limpia

Emulsin Sucia

Motor

Vertederos

Correa RaspadoraSeccin de

Emulsin LimliaContenedor de

Lodo

Tanque equipado con bandas raspadoras para remover lodo

Tanque de separacin de contaminantes por gravedad



La separacin por gravedad puede ser mejoraday acelerada si la emulsin se somete a fuerzacentrfuga. Este principio es usado en losseparadores tipo cicln, centrfugas yseparadores centrfugos.

En el caso de los separadores tipo cicln, laemulsin contaminada es alimentadatangencialmente por la parte superior de un re-cipiente cnico invertido. La alta aceleracincentrfuga debida a la trayectoria circular quesigue la emulsin causa que las partculas s-lidas se separen de ella hacia los lados del conoy luego desciendan hasta el fondo del ciclncomo lodo espeso. La emulsin limpia retornaal centro del cono y sale por la parte superiordel separador. Los hidrociclones son frecuen-temente usados en los sistemas de mquinaspara operaciones de esmerilado trabajando con

Emulsin Sucia

Emulsin LimpiaEmulsin Limpia

Material Slido

Trampas deMugre

Clarificador Centrfugo

Clarificador centrfugo

Emulsin Sucia

Trampa de Aceite- Fase Liviana

Emulsin Limpia- Fase Liviana

PlatosSeparados

MaterialSlido

Separador Centrfugo



aceros. Estos son menos tiles en el maquinadode hierro fundido porque las partculas de grafi-to del metal son relativamente livianas y difci-les de separar; en consecuencia, el grafito tiendea acumularse en la emulsin.

Los filtros de cilindro y banda magntica sonautomticos porque las partculas de metal soncontinuamente removidas cuando el rodillo ocilindro gira. Experimentos han demostrado quelos separadores magnticos son tambin ca-paces de remover del sistema algunas de lasimpurezas no metlicas, por ejemplo arenilla yresiduos de la piedra de esmerilar, atrapndo-las junto con las partculas ferrosas. Los filtrosmagnticos son ampliamente usados para eltratamiento de aceites de corte.

Otro tipo exitoso de filtro es el de banda o co-rrea, en el que papel, membranas o telas tupi-das pueden ser usadas como medio filtrante.El flujo de lquido a travs de la banda puedeser por gravedad, pero otros tales como los fil-tros de vaco usan succin para incrementar elflujo.

Con emulsiones, los filtros de alimentacin porgravedad tienen una capacidad aproximada de

Hidrociclone

Emulsin Limpia

Emulsin Sucia

Material Slido LanzadoHacia la Periferia del Conopor la Accin de la Fuerza Centrfuja

El Material Slido Caeal Fondo del Cono para su Remocin

La Emulsin Limpia Subepor el Centro del Cono

Hidrociclone

Los filtros magnticos han sido efectivos parala remocin de las virutas durante el mecaniza-do de metales ferrosos. Sin embargo, son me-nos efectivos cuando las partculas de metalse adhieren a ellos formando capas gruesasque obligan a una limpieza regular para mante-ner su eficiencia.

Emulsin Limpia Emulsin Sucia

Pantalla

Barras Magnticas

Filtro magntico



120 l/min por cada m2 de rea filtrante. Los fil-tros de banda con vaco, usando el mismo me-dio filtrante, pueden manejar cerca de cuatroveces el caudal anterior.

Los filtros de banda son automticos y puedenser usados para prcticamente todos los flui-dos y con un amplio rango de relaciones defiltracin. El hecho que diferentes mediosfiltrantes pueden emplearse significa que los fil-tros son adaptables a requerimientos especfi-cos.

Filtro de cilindro o tambor Magntica

Emulsin Sucia

Emulsin Limpia

Rodillo Triturador

Tambor Magntico

Desprendedor

Partculas de MetalFerrosas y Lodos

Filtro de banda o correa magntica

Partculas de MetalFerrosas y Lodos

Emulsin Sucia Banda Magntica

Emulsin Sucia

Emulsin Limpia

Emulsin Sucia

Emulsin Filtrada

Banda de Soporte del Filtro

Contenedor de Lodo Rodillo de Papel Filtrante

Flotador de Accionamiento por Correa Conductora

Lodos Depositados en el Filtro

Distribuidor

Filtro de cilindro o tambor Magntica



CONTAMINACION POR BACTERIASY HONGOS

Es importante reconocer que los microorganismosencontrados en los sistemas de aceites de cortenormalmente provienen de otras fuentes que delaceite en s mismo. Se ha demostrado que loshongos y las bacterias procedentes de sucie-dad, agua y materias orgnicas son contami-nantes comunes de los fluidos de corte. Tam-bin son producidos por malos hbitos de hi-giene de los operarios de las mquinas herra-mientas, ya que en ocasiones se ha encontra-do que utilizan los tanques de almacenamientocomo depsito de residuos de comida, colillasde cigarrillo y excrementos.

En ausencia de agua, los fluidos de corte noson susceptibles de crecimiento de bacterias.As, aceites que son usados puros probable-mente no tendrn estos problemas a menosque sean contaminados con agua.

De igual forma tampoco existirn problemascon los aceites emulsionables durante su al-macenamiento antes de proceder a su dilucin.No obstante, una vez que estn en forma deemulsiones pueden empezar a ser vulnerablesal ataque.

Tipos de microorganismosEl crecimiento de bacterias en los sistemas deaceite de corte, se dividen en dos grupos prin-cipales: Aerbicas y anaerbicas.

Las bacterias aerbicas se encuentran en sis-temas que estn bien aireados y normalmentesu temperatura es de 30oC aprox. Sin embar-go, pueden existir un tipo de bacterias aerbicasa temperaturas ms altas variando de 55 a 60oC.Ambos tipos degradan el aceite de corte a pHs.de 4,5 a 6,5.

Las bacterias anaerbicas se multiplican encondiciones donde no hay aire, particularmen-te cuando la emulsin tiene en su superficieuna capa de aceite que impide la entrada deaire. Entonces actan como sulfato reductores,conduciendo a la formacin de sulfdrico.

Moho (hongos) y fermentos se encuentran tam-bin en los sistemas de aceite de corte, gene-ralmente, cuando la dureza del agua es muybaja.

Factores influyentes en el crecimiento demicroorganismosEl medio ambiente de trabajo de los fluidos paramecanizado de metales puede afectar consi-derablemente el tipo de crecimiento de las bac-terias. Los principales factores son:

- El rango ideal de pH para el crecimiento de microorganismos est entre 6 y 9.

Las bacterias prefieren el lmite superior del rango (9), mientras que los hongos el valor bajo (6).

- La concentracin de la solucin tambin



afecta considerablemente el crecimiento de bacterias. En general, en las soluciones ms dbiles se multiplicarn ms rpidamente las bacterias y hongos.

Sin embargo, proporciones de 20-50:1 son las ptimas para el crecimiento de bacterias y en proporciones superiores a 50:1 la concentracin de materias oxidables (alimento potencial por las bacterias) es el principal factor con respecto al crecimiento.

- Hay una gran relacin entre la dureza del agua y el deterioro de los fluidos de corte.

La dureza afecta el mecanismo de la descomposicin 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 contaminacin conduce a un incremento en la degradacin del aceite, cuyos efectos son particularmente perceptibles en los ensayos de corrosin. Comidas y otros materiales similares tienen un efecto semejante.

Significancia de la Descomposicin delAceite en la PrcticaPrdida de la estabilidad de la emulsinLas emulsiones consisten esencialmente enmillones de pequeas gotas de aceiteemulsificadas en la fase agua. El tamao delas partculas de estas gotas es suficientementepequeo para poder moverse en el rea de lu-bricacin, entre la viruta y la herramienta, yactuar como reductoras de friccin.

Uno de los efectos del desarrollo bacterial es ladescomposicin de los agentes emulsificantes.Esto conduce a la aglomeracin de partculasde aceite formando gotas ms grandes. La efec-tividad de stas ltimas partculas comoreductoras de friccin es muy inferior debido asu menor movilidad y por consiguiente, en lazona de lubricacin comienza a escasear elaceite, incrementndose la friccin y la tempe-ratura, con el consecuente deterioro de la he-rramienta y del acabado superficial de la pieza.

Prdida de las propiedades lubricantesLa mayora de los fluidos de corte contienencomponentes que les imparten propiedadeslubricantes, como p.e., aceites minerales,steres de cidos grasos, aceites animales yvegetales. Tambin se usan humectantes paraaumentar la propiedad del agua para mojar lasherramientas y piezas mecanizadas.

Estos componentes lubricantes son directa-mente atacados por las bacterias y su efectivi-dad disminuye rpidamente lo que conduce a



un aumento en la friccin y reduccin en sudispersin.

Filtracin y bloqueo del sistemaLa viscosidad de los aceites de corte se puedeincrementar grandemente como resultado de laactividad bacteriolgica, conduciendo a la des-truccin de filtros, clarificadoras y bombas.

En el caso de sistemas de fluido de rectificado,los filtros de papel se pueden estropear de talforma que no eliminan el polvo lo que produceun acabado superficial deficiente, embotado delas muelas de rectificar y "quemado" de la pie-za rectificada.

Manchas y corrosinEl material corrosivo producido por la degrada-cin del aceite puede corroer las piezas meca-nizadas. El grado de extensin de la corrosindepende del desarrollo bacteriolgico, la com-posicin del aceite y el tipo de metal a mecani-zar.

Entre los efectos ms importantes de la corro-sin estn los siguientes:

- Corrosin de metales amarillos por sulfuros.

- Corrosin de aluminio por complejos de amonio.

- Corrosin del cobre y bronces por ataque de amonaco formado por la descomposicin de los compuestos anticorrosivos tipo amina.

- Corrosin de metales amarillos y ferrosos debido a la rpida descomposicin del nitrito sdico y/o aminas.

Efectos en los sistemas de circulacinLos sistemas de circulacin y tanques son muyvulnerables a la corrosin procedente de losproductos descompuestos. Esto puede causarfugas de fluido y potencial ataque a superficiesmetlicas y estructuras de cemento y hormi-gn, a menos que estn apropiadamente trata-das.

El hormign es vulnerable a tales ataques des-pus que su pH se reduzca a 8,5 aprox. por lareaccin del xido de calcio libre del cementocon dixido de carbono de la atmsfera.

OlorEl olor a sulfdrico en un sistema de aceite decorte puede atribuirse siempre a la descompo-sicin del aceite. Sin embargo, hay olores quepueden ser causados por los componentes delaceite.

Irritacin de la pielLa irritacin de la piel puede sobrevenir por unacombinacin de la accin desengrasante de losaceites de corte y una abrasin fsica con elpolvo metlico de los sistemas.

Se debe puntualizar que la irritacin de la pielpor si misma no es indicacin de infeccinbacteriana. Pieles sensibles pueden tener pro-blemas con fluidos en perfectas condiciones, y



bactericidas de tipo no adecuado o usados aaltas concentraciones, pueden agravar esta si-tuacin.

Reduccin de la vida del aceiteAparte de los inconvenientes operacionales quese deducen de la descomposicin de los flui-dos de corte, los costos adicionales en que seincurren son tambin importantes. El uso debactericidas puede prolongar la vida til de unfluido con tal que estn presentes en concen-traciones que puedan controlar el crecimientobacteriolgico. Sin embargo, si la infeccin pre-valece, la vida del fluido se reducedrsticamente.

Identificacin de microorganismosMuestreo de la emulsinEs necesario monitorear la contaminacin conbacterias de modo que se prevenga su prolife-racin. La muestra de emulsin debe ser repre-sentativa del sistema. Las siguientes notas danuna orientacin sobre la toma de muestras:

Si hay algn problema, se deben tomar mues-tras semanales o ms frecuentemente; siem-pre estando el fluido en circulacin.

Si el sistema no est en funcionamiento, sedeben encender las bombas y mantener el flui-do circulando durante diez minutos como mni-mo, antes de tomar la muestra.

Esto debido a que las bacterias pueden alojar-se en el barro del fondo o emigrar a la crema dela capa superficial y por lo tanto la muestra nocontendr una representacin real de la pobla-cin bacteriana.

Donde sea posible la muestra se toma del pun-to de mecanizacin, de una lnea de retorno, odesde el sitio donde el fluido de retorno fluye aldepsito.

Las muestras se deben tomar en botellas est-riles de vidrio o de plstico. Para tomar la mues-tra, se abre la botella e inmediatamente se co-loca bajo el fluido hasta que se llene totalmen-te cerrndola a continuacin.

Las muestras se deben examinar lo ms rpi-damente posible ya que las bacterias son afec-tadas por condiciones ambientales como tem-peratura, luz, materias orgnicas y partculasmetlicas. Algunas bacterias son ms fuertesy sobreviven en condiciones en que otras mue-ren en un plazo de uno a tres das.

Mtodos para la determinacin de la poblacinbacterianaHay varios procedimientos adecuados para de-terminar "in situ" la poblacin bacteriana. Sinembargo, la correlacin entre los ensayos delaboratorio y los realizados "in situ" no es muyclara en muchos casos.

Uno de los mtodos ms usados es el conoci-do como "inmersin de platina".



El ensayo utiliza una platina o placa esteriliza-da, que contiene dos o tres partes nutrientes,la cual se sumerge en el fluido a ensayar, pre-feriblemente donde ste fluye para refrigerar lapieza mecanizada. Posteriormente, la platinase seca y se coloca en un recipiente incubadorque controla la temperatura al nivel adecuado.En la mayora de los casos una temperatura de37oC durante toda la noche es suficiente paraproducir un cultivo satisfactorio. La densidad delas colonias cultivadas en el medio se comparacon los patrones estndares.

Bacterias

Hongos

Levaduras

Niveles de rechazoEl nivel de la poblacin de bacterias que justifi-ca el rechazo del fluido o la necesidad de trata-miento es casi subjetivo. No obstante, a trmi-no general se recomienda lo siguiente:

- 105 bacterias/ml es un nivel al cual se debe hacer un tratamiento del fluido.

- 107 bacterias/ml o ms es un nivel al cual el fluido debera ser reemplazado.

La necesidad de establecer niveles precisos encada sistema depende de la velocidad de cre-cimiento de las bacterias y de la prctica ope-racional.



METODOS PARA COMBATIR LOSMICROORGANISMOS

Los siguientes factores tienen un efecto signifi-cativo en la reduccin del riesgo de contamina-cin bacteriana.

Diseo del sistema de circulacinLas emulsiones estn en continua circulacindurante el servicio y el sistema debe ser dise-ado de modo que su contenido pueda serchequeado fcil y correctamente. La parte msimportante del sistema de circulacin es el tan-que. Los tanques de almacenamiento deemulsiones para corte de metales construidosdentro de la base o pedestal de las mquinas-herramientas, en general no conducen a buenmantenimiento de las emulsiones.

Esto se debe al limitado acceso al interior deltanque para su limpieza y tambin por el espa-cio muerto y las cavidades formadas, por ejem-plo, por las bandas o varillas de refuerzo, quehacen imposible remover toda la emulsin viejacuando se drena el sistema, antes de introdu-cir una nueva carga. Los depsitos permane-cen y las bacterias proliferan en estos espa-cios inaccesibles para contaminar la nueva car-ga y reducir su vida.

Las mquinas que tienen sistemas de circula-cin individuales deberan ser abastecidas deemulsin desde un tanque separado el cual fue-se fcilmente accesible y simple su limpieza.

Los sistemas de circulacin grandes, que sir-ven para abastecer de emulsin a un nmerode mquinas, preferiblemente de un tipo simi-lar ejecutando operaciones similares, proveencondiciones favorables para prolongar la vida dela emulsin. Los tanques son generalmente di-vididos en compartimentos, los cuales minimi-zan la turbulencia ocasionada por el flujo deemulsin y permiten que los contaminantesslidos, incluso los de menor tamao, seanatrapados por el filtro. Los depsitos remanen-tes pueden ser removidos cuando la emulsines cambiada.

Si no hay filtros en la lnea de retorno antes deltanque, debe incorporarse en ste una trampade sedimentos para remover las virutas y otrosresiduos slidos. Esta trampa de sedimentosdebe ser limpiada manualmente cuando se cam-bia la emulsin. No obstante, este no es unmtodo muy satisfactorio debido a que el resi-duo retenido en el tanque ocupa espacio quedebera ser ocupado por la emulsin. Tambinse puede reducir la vida de la emulsin al man-tenerse en contacto con los contaminantes.

Las trampas de sedimentos deben tener prefe-riblemente una correa o banda raspadora demodo que los residuos separados sean removi-dos continuamente. El uso de una bandaraspadora elimina la necesidad de costosos yarduos trabajos de limpieza manual, y tambincontribuye a incrementar tanto la vida de laemulsin como su rendimiento en operacin.



El tanque usado en un sistema de circulacindebe ser suficientemente grande para almace-nar una cantidad igual a 10 veces la mximacapacidad de la bomba de circulacin. Estosignifica que si la emulsin circula cerca de seisveces en una hora, el tanque contiene 10 minu-tos de suministro. Esto debe ser tomado comoun mnimo requerimiento y tanques de tama-os mayores deben usarse donde limpiadoresde emulsin y largas vida de servicio son re-queridos.

Uso de biocidasLos biocidas varan en efectividad de acuerdocon su tipo y concentracin. Algunos son de-masiado especficos y en muchos casos sedegradan rpidamente, sin resolver completa-mente el problema.

Para que los biocidas sean realmente efectivosy aceptables deben cumplir los siguientes cri-terios:

- 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 degradacin del aceite.

- El biocida debe tener un espectro de actividad amplio para que sean efectivos contra bacterias, hongos y levaduras.

- El nivel necesario de dosificacin del biocida debe ser tal que no resulte insuficiente ni

tampoco excesivo. Si la concentracin es muy baja, por ejemplo por debajo de la dosis letal, la efectividad del biocida se reduce drsticamente y los microorganismos pueden sobrevivir y desarrollar resistencia; si la concentracin es muy alta, hay mayor riesgo de irritacin en la piel de los operarios.

- Algunas veces los bactericidas y fungicidas son mezclados para obtener los efectos globales requeridos. La prctica general es adicionar un paquete biocida a la emulsin con intervalos de tiempo establecidos para obtener proteccin 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 ozonoOtro mtodo de esterilizacin es el basado enlas bien conocidas propiedades antibacterianasdel ozono, que puede resultar interesante engrandes sistemas centralizados.

La tcnica de ozonizacin comprende la inyec-cin directa en el seno de la emulsin de aireconteniendo ozono generado "in situ".

Limpieza del sistemaHay varios productos en el mercado desarrolla-dos especialmente para la limpieza de siste-mas de aceites de corte. La accin de la ma-



yora de estos limpiadores es similar y los prin-cipios generales para su uso son:

AplicacinEl limpiador se aade al depsito en la propor-cin recomendada (aprox. 2%). Se deja en cir-culacin durante seis u ocho horas y luego sevaca el sistema. Es preferible volver a limpiarel sistema con una solucin nueva de agua lim-pia y caliente.

Precauciones de manejoLos sistemas limpiadores son mezclas de com-puestos qumicos en solucin, por lo cual de-ben ser tratados con precaucin y nunca utili-zados sin diluir.

Es, por supuesto, muy importante verificar quecualquier limpiador usado en esta forma seaespecialmente formulado de tal modo que noafecte el rendimiento de la emulsin o impongaalguna restriccin sobre su subsecuente dis-posicin.

Tambin, se recomienda usar guantes y gafasprotectoras cuando las soluciones se usan parala limpieza de las superficies externas de lamquina.

Prcticas generales de tallerA continuacin se resean los principales as-pectos a tener en cuenta para que los siste-mas de aceite de corte, tanto puros comoemulsiones, permanezcan en buena condicin.

- Asegurar que las bombas, recipientes, mangueras y embudos usados para el vaciado o cargue de los depsitos de las mquinas herramientas son conservados en condiciones de limpieza y no se empleen para labores diferentes donde puedan contaminarse.

- Si por alguna razn una mquina herramienta que emplea emulsiones va a ser parada por un perodo de tiempo superior a una semana, debe ser drenada hasta evacuar totalmente el fluido de corte. No dejar el fluido refrigerante estancado en la mquina por ningn motivo.

- No hacer adicin alguna de desinfectantes a los fluidos de corte, debido a que puede resultar ms 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 travs 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 til del fluido y a menudo son causa de malos olores.



- Almacenar los tambores de aceite emulsionable bajo techo para que no estn expuestos a los efectos de extremo calor o fro 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 ste "respira" con los cambios de temperatura, el agua puede llegar a ser absorbida a travs de los tapones.

- Los tambores de uso continuo deben mantenerse en posicin horizontal, sellados hermticamente y con las tapas formando una lnea paralela al suelo.



CAMBIANDO LAS MAQUINASHERRAMIENTAS DE ACEITES PU-

ROS A EMULSIONES

Cuando las mquinas herramientas son con-vertidas de utilizar aceites de corte puro aemulsiones es importante tener cuidado espe-cial para prevenir que la emulsin contamine,ya sea por fugas o salpique, las guas de des-plazamiento de los carros portaherramienta yde esta forma remueva el lubricante normal uti-lizado en estos puntos, conduciendo a incre-mento en el desgaste y corrosin. De igual for-ma, no se debe permitir que la emulsin ingre-se a las cajas de engranajes o al sistema hi-drulico. Los sellos, mangueras y moldurasdeben ser resistentes a las emulsiones, por loque a menudo estos tienen que ser cambiadoscuando las mquinas herramientas son conver-tidas.

An siguiendo las recomendaciones mencio-nadas anteriormente, las mquinas herramien-tas que usan emulsiones deben ser inspeccio-nadas y reparadas ms frecuentemente. En par-ticular, el desgaste de las guas de los carroses generalmente ms alto con emulsiones quecon aceites de corte puros.



DISPOSICION DE EMULSIONESUSADAS

Las emulsiones usadas no deben ser vertidasen los sistemas de desage, alcantarillas o ros.Todas las sustancias que son de alguna mane-ra biodegradables deben ser separadas. Elmtodo de separacin usado depende de:

- La composicin del agua tpicamente usada en los fluidos de corte.

- Su condicin.

- Las condiciones particulares de operacin, por ejemplo el nivel de contaminacin y el tipo de contaminantes.

- La legislacin local.

Inicialmente hay que dar un tiempo prudencialde reposo a la emulsin para permitir que cual-quier aceite libre (trampa de aceite o aceiteseparado de la emulsin) llegue a la superficiedonde puede ser removido.

Los separadores mecnicos, por ejemplo losseparadores multi-plato, han probado ser muyefectivos en la separacin preliminar de aceite.Cualquier cantidad de aceite que pueda ser re-movida de esta forma, reduce la carga sobrelos equipos especializados usados para la se-paracin de la emulsin y as se reducen loscostos.

Proceso de disposicin deemulsiones usadas

El proceso normal de disposicin deemulsiones puede dividirse as:

Disposicin a travs de contratistas.Este es el mtodo ms barato para pequeasfbricas y antes de instalar una planta de sepa-racin deberan efectuar un anlisis comparati-vo de costos con respecto a lo que se indica acontinuacin.

Separacin de emulsiones.La mayora de las emulsiones usadas en elmaquinado de metales pueden ser separadasmediante la adicin de cidos, en forma similaral procedimiento usado para determinar el con-tenido de aceite en una emulsin.

Lo ms comn, sin embargo, son las plantasdonde las sales de los cidos fuertes son elagente de separacin. Los residuos de estasplantas son menos cidos que los de aquellasque usan cidos puros y por lo tanto su neutra-lizacin puede no ser necesaria.

Los agentes de separacin ms comunes son:

1. Cloruros de magnesio.

2. Sulfato de hierro.

3. Sulfato de aluminio.

4. Sales comunes.



Despus de la separacin, la fase de aceitepuede ser removida manteniendo la emulsinen tanques de asentamiento y recogiendo elaceite separado en la superficie, o empleandoel mtodo de centrifugacin.

La separacin tiene la ventaja que el aceite y elagua son separados como lquidos pero comola fase agua usualmente contiene partculas deaceite dispersas por encima de los lmites acep-tables para su disposicin, un tratamiento adi-cional es requerido para su eliminacin. Ade-ms, la fase agua tambin contiene materialessolubles en ella provenientes del aceiteemulsionable y de los agentes de separacin,los cuales pueden requerir neutralizacin.

El tratamiento adicional de la fase agua usual-mente incluye la formacin de un FLOC de hi-drxido metlico (generalmente de sulfato dehierro o aluminio). El aceite es absorbido por elFLOC y luego es sumergido en el fondo del tan-que, como un lodo, o elevado hacia la superfi-cie por los gases producidos por la electrlisisde la fase agua. El lodo resultante o la espuma(natas) son removidos y sometidos a un proce-so de secado, para luego ser quemados o des-cargados como basura industrial. El contenidode aceite en el agua despus de la floculacingeneralmente satisface los requerimientos dela legislacin ambiental.

El siguiente diagrama muestra el tratamientoadicional de la fase agua por floculacin en unaplanta de separacin por sales o cido.



12

3

4

6

7

8

910

5

Transportador de Tornillo

Lodo

AguaLimpia

FilroPrensa

LodoFloculantes

Agua Separada por elTratamiento Posterior

Aceite Separado

Aceite Separado

Emulsin Usada

Agente de Separacin

AgitadorChaqueta deCalentamiento

1. Tanque receptor de emulsin usada.

2. Intercambiador de calor.

3. Tanque de agente de separacin.

4. Tanque de separacin: donde el agente de

separacin y la emulsin son mezclados.

5. Centrfuga.

6. Tanque de agentes neutralizadores.

7. Tanque del agua de desecho.

8. Tanque de floculacin.

9. Tanque de lodos hmedos.

10. Filtro prensa para el secado de los lodos.



Tratamiento por absorcinUna emulsin tambin puede ser separadamediante la combinacin de agentes de sepa-racin y absorcin. Los componentes solublesdel agente de separacin separan la emulsin,y el aceite separado es capturado por el agen-te de absorcin (cido silcico hidrofbico micro-dispersado). La filtracin, subsecuente, produ-ce agua muy limpia, con un contenido residualde aceite el cual es usualmente aceptable parasu disposicin en alcantarillas. Los lodosresiduales que contiene el aceite pueden sersecados y luego quemados.

El equipo requerido para este proceso es relati-vamente barato pero el costo de los agentes deseparacin es alto y se incrementa con el con-tenido de aceite en la emulsin. Este procesoes, por lo tanto, muy til para empresas quemanejen pequeas cantidades de emulsin ysobre todo con bajos contenidos de aceite. Esteproceso tambin puede ser empleado para eltratamiento final del agua que ha sido separadade una emulsin.

Evaporacin de la fase de aguaUn mtodo obvio de separacin de emulsioneses sometindola a calentamiento para retirar elagua, dejando el aceite solo. Hay una gran va-riedad de equipos disponibles para este prop-sito, como son los quemadores de combustinsumergida, evaporadores rotatorios,evaporadores de pelcula delgada, etc.

El principal problema con los mtodos de eva-poracin es el diseo del equipo para mantenerel consumo de energa en un nivel econmico.

Los mtodos de evaporacin resultan ventajo-sos desde el punto de vista medioambientaldebido a que no es necesario el uso de qumi-cos adicionales, como los agentes de separa-cin, que contribuyen a incrementar el volumende desechos en la disposicin final. Prctica-mente todo el aceite y otros contaminantes sonseparados cuando el agua es evaporada. Noobstante, el condensado contiene algunas go-tas de aceite finamente dispersadas las cua-les son arrastradas en la corriente y tienen queser removidas con el uso de filtros de carbnactivado.

Los procesos de evaporacin son principalmen-te tiles para empresas con operaciones conti-nuas que emplean emulsiones con altos con-tenidos de aceite. Ellos son econmicos paraoperar donde grandes volmenes de emulsinestn presentes y su creciente importancia ra-dica en su gran aceptacin medioambiental.

CombustinLas emulsiones que no contienen ms del 30%de agua pueden ser quemadas en quemadoresespeciales. Si el contenido de agua est porencima de este nivel, es posible agregar laemulsin al aceite combustible nuevamente sinexceder un mximo contenido de agua del 30%.La combustin de emulsiones puede ser unbuen medio para su disposicin, pero antes de



ponerlo en prctica es indispensable obtenermayor informacin pues se tiene el riesgo decorrosin y otros daos a la caldera u hornocausados por cualquiera de sus componentes.

Ultrafiltracin por membrana de separacinLas emulsiones de aceite en agua pueden serseparadas mediante un proceso deultrafiltracin, el cual emplea una membranasemi-permeable para efectuar la separacin.

La permeabilidad (o tamao del poro) de lamembrana permite que el agua, las sales solu-bles en el agua y los emulsificadores presen-tes en la emulsin, pasen a travs de ella, perolas molculas de aceite son retenidas.

La ultrafiltracin requiere de una presin baja,entre 15 y 150 psi, para que tenga una rata deflujo razonable a travs de la membrana. Debi-do a la circulacin bajo presin sobre la mem-brana, el agua y los elementos solubles en elagua pasan a travs de ella y la concentracinde la emulsin se incrementa. Cuando la con-centracin ha alcanzado valores cercanos al50%, la emulsin puede mezclarse con otrosaceites usados y luego quemados como com-bustibles de hornos o calderas.

Si no se aplica la alternativa anterior, el conte-nido de agua en la emulsin puede ser reduci-do, an ms, para obtener una mayor concen-tracin y proceder a su disposicin por otrosmedios como los contratistas.

La ultrafiltracin no requiere qumicos adiciona-les y es por esto que tiene gran aceptacinmedioambiental. El agua separada por estemtodo est virtualmente libre de aceite y esposible su reutilizacin en algn proceso sintratamiento adicional. Si la intencin esreutilizarla para preparar emulsiones nuevas, esaconsejable hacer un chequeo previo para ase-gurar que su contenido de sales no essignificativamente alto para causar problemas.

La ultrafiltracin es particularmente til paragrandes empresas en las que el agua de dese-cho de otras plantas, por ejemplo de pintura,es tambin reutilizada. Si el agua separada noes utilizada, se requiere entonces efectuarle untratamiento adicional para remover las sales

Membrana

SalAgua



solubles. La smosis reversible, un procesosimilar a la ultrafiltracin pero usando membra-nas con tamao de poro ms pequeo y altaspresiones, puede ser usada.

En el caso de emulsiones que contengan nitritode sodio, debe hacerse un chequeo para verifi-car que su nivel cumple con la regulacin local,antes de arrojarlo a las alcantarillas. Si el nivelde nitrito es muy alto, debe realizarse un trata-miento para convertirlo en un compuesto notxico. Por ejemplo, la adicin de cido amino-sulfnico convierte el nitrito a sulfonato acom-paado de nitrgeno gaseoso, pero de cualquiermodo, este tratamiento no reducir el conteni-do total de sales.

Las diferentes composiciones de las emulsionesdesechadas a nivel industrial hacen que losmtodos de absorcin y separacin, los cua-les funcionan con emulsiones sin usar, no ne-cesariamente sean aplicables despus que hansido usadas. Es por tal razn aconsejable quese determine mediante pruebas de laboratoriosobre emulsiones usadas cules son los agen-tes de separacin o absorcin ms efectivos,antes de adoptar su uso en grandes escalasde tratamiento.

Los resultados de los procesos de evaporacin,combustin y ultrafiltracin no dependen de lacalidad de la emulsin usada y pueden serempleados en prcticamente todos los casossin necesidad de pruebas preliminares.

ColectorPermeable

Elemento Tubular para Ultrafiltracin

Carcaza en PVC

Tubera de Acero paraSoporte del Elemento Salida del Agua y Sales

Solubles en Agua

Molcula de Agua

Molcula de Aceite



ASPECTOS DE SALUD E HIGIENEINDUSTRIAL EN EL MANEJO DE

EMULSIONES

Como ya se ha mencionado, una emulsin estcompuesta por un aceite emulsionable disper-sado en agua, en ocasiones con la adicin deun biocida. Por lo regular, no es posible modi-ficar significativamente el balance qumico deuna emulsin sin el riesgo de tener efectos ad-versos sobre su estabilidad y rendimiento. Esposible, por supuesto, que cualquiera de loscomponentes contenga elementos que seanirritantes para pieles sensibles.

En general, los fluidos Shell para el mecaniza-do de metales estn formulados con basesminerales que no representan riesgo para losusuarios cuando son manejados correctamen-te, y unos buenos estndares de higiene per-sonal e industrial son adoptados. Estos fluidosson ligeramente irritantes de la piel pero sonbien tolerados si hay contactos normales. Sinembargo, el contacto frecuente y prolongadocon aceites minerales puede en algunos casoscausar diferentes formas de irritacin de la piel(dermatitis) y, en circunstancias excepciona-les, condiciones ms serias como cncer depiel. Los aceites de corte emulsionables sonnormalmente alcalinos y pueden remover lasgrasas naturales de la piel humana causandoresequedad y erupciones.

Los desrdenes en la piel estn convirtindoseen un problema serio para la medicina indus-

trial y debe tener una solucin integral si losdirectivos de la empresa, los operarios de lasmquinas y los mdicos trabajan conjuntamentepara prevenir su ocurrencia. Una gran variedadde experiencias han mostrado que es ms fcily barato tomar acciones preventivas en vez detratamientos mdicos prolongados y tambinincapacidades laborales.

Pero cul es la causa de los problemas de lapiel? Muchos trabajos en ingeniera de produc-cin envuelven riesgos de dao en la piel debi-do a la abrasin, laceracin, penetracin de ma-teriales extraos, como las virutas y exposi-cin a calor excesivo o fro extremo. No obs-tante, la exposicin a qumicos, agentesdesengrasantes o solventes, agentes de lim-pieza en fro y componentes de resinas sintti-cas como los agentes de curado, representanla principal causa.

El nquel y cromo pueden causar irritacin par-ticularmente cuando estn en forma de sales ycompuestos qumicos encontrados en opera-ciones de electroniquelado, pero tambin cuan-do se mecanizan aceros que contienen cromo.Se concluye de lo anterior que hay muchasfuentes potenciales de problemas de piel apar-te de los aceites para corte de metales.

La irritacin de la piel es ms comn con eluso de aceites emulsionables que con aceitesminerales puros. Esto es debido a que lasemulsiones son generalmente alcalinas y pue-den remover la capa grasa protectora conlle-



vando a resequedad en la piel. Si no se adoptael tratamiento adecuado la resequedad puedeconvertirse en inflamacin y erupciones rojas.El nombre dado a esta condicin es dermatitis,y no debe ser confundida con los efectos deuna alergia.

Las alergias son menos comunes y ms difci-les de curar completamente. La dermatitis secontrola mediante acciones preventivas talescomo la aplicacin de una crema protectoraantes de empezar el trabajo, y al finalizar lajornada lavndose cuidadosamente y aplicar-se, de ser necesario, una cremaacondicionadora.

Para el propsito de este mdulo, es suficientelimitar la discusin sobre reglas de higiene yaspectos de salud en el manejo de emulsionesal control de la dermatitis. Los sntomas exter-nos empiezan con asperezas, resequedad yrasquia. Si no se toma ninguna accin, estoconduce a inflamacin, enrojecimiento de lazona afectada, picazn y algunas veces a laformacin de ampollas. El nombre comn paraesta condicin es eczema por lubricante y sepresenta regularmente en las palmas de lasmanos, en los dedos y antebrazos.

Donde la piel es afectada en esta forma hay ungran riesgo que microorganismos puedan agra-var esta condicin. A menudo los grmenes delos grupos de estreptococos, estafilococos yen particular el sporovibrio desulfuricans (ungrupo que puede ser causante del rompimiento

de la emulsin) penetran en la piel.

Cuando los microbios son la principal causa deesta enfermedad, se le da el nombre de ecze-ma microbial.

Las siguientes recomendaciones proporcionanuna gua sobre la manipulacin de aceitesemulsionables:

- El contacto entre la emulsin y la piel debe evitarse o restringirse al mnimo necesario para llevar a cabo la tarea.

- No lavarse los brazos y las manos con emulsin.

- Prevenga posibles heridas en la piel con residuos metlicos, virutas o refrigerantes rociados a alta presin. Las virutas y los contaminantes slidos deberan ser removidos de la emulsin por una filtracin efectiva y la limpieza exhaustiva de la mquina.

- Si se emplean biocidas debe tenerse

especial cuidado de no exceder la concentracin recomendada por el fabricante para evitar irritacin de la piel.

- Erupciones o cortaduras en la piel deben recibir atencin mdica inmediata.

- El uso de guantes protectores, aunque deseable, no es siempre posible, porque a



veces se trabaja con piezas pequeas y su manipulacin 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 despus de cada lavada de manos y brazos. Estas cremas se utilizan para prevenir la irritacin 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 emulsin y con superficies aceitosas de la mquina.

- Trapos o estopas mojados con emulsin, 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 razn, 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 proteccin de lapiel son aquellos cuidados que se tengan cuan-do se finaliza el turno o da de trabajo, algunasde las precauciones a tomar son:

- 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 speras o desengrasantes en polvo para efectuar l restregado de la piel. Usar limpiadores de manos no abrasivos o jabones que sean ligeramente cidos 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 recontaminacin de la piel con aceite o pedazos de viruta retenidos en toallas usadas.



CONCLUSIONES

La economa resultante de utilizar una emul-sin se ve afectada por diversos factores. Losprincipales problemas se derivan del hecho quelas emulsiones son una mezcla de dos compo-nentes que no son inherentemente compatibles.Por otra parte, como el principal componentees el agua es ms probable que se presente lacontaminacin con microorganismos y sucie-dad.

Entre mayor sea el contenido de aceite, laemulsin es ms costosa. Por tal razn, serequieren numerosas y exigentes pruebas a lasemulsiones para obtener una que ofrezca pti-mo rendimiento con el menor contenido de acei-te posible. Sin embargo, no es el precio delaceite emulsionable el nico factor a conside-rar como criterio de seleccin de una marca,

sino los costos totales en que se incurre du-rante toda la vida en servicio de la emulsin.Estos costos totales incluyen desde el preciodel aceite emulsionable hasta los rellenos re-queridos para completar nivel.

El costo total de cambiar una emulsin es rela-tivamente alto porque no solamente involucrala compra de aceite emulsionable nuevo sinotambin el costo de limpieza del sistema, delos materiales y elementos, la mano de obra y,por supuesto, la disposicin de la emulsinusada.

En vista de lo anterior, es generalmente mseconmico usar aceite emulsionable de altacalidad y poner especial cuidado al manteni-miento de la emulsin para obtener una exten-sa vida de servicio.



ACEITES PUROS PARA ELMECANIZADO DE METALES

Los aceites puros para corte de metales sonusados sin la adicin de agua. Ellos consistenen aceites minerales refinados que contienenuna proporcin variable de aditivos de extremapresin y aceites grasos seleccionados, cuyaactividad depende del tipo de material mecani-zado y la severidad de la operacin de corte.

Las mquinas herramientas automticas ysemiautomticas incorporan complejos meca-nismos en la zona de corte, la cual est ex-puesta al flujo del aceite. El diseo es de talforma que con frecuencia resulta difcil excluircompletamente el fluido de corte del sistemade engranajes cerrados y por lo tanto los acei-tes puros son preferidos para estas mquinas.

Los aceites puros son fundamentales paraoperaciones como tallado de engranajes y elbrochado, donde un buen acabado superficiales esencial y la vida de la herramienta de cortees el principal factor de costo.

Los aceites minerales refinados son muy esta-bles y proveen una excelente lubricacin hidro-dinmica, pero son inertes ante los metales yaleaciones; y no siempre resuelven las condi-ciones de altas cargas que se presentan almecanizar los metales.

Los aceites grasos son menos estables, sevuelven rancios y pueden atacar algunos meta-

les, pero proveen mejor lubricacin bajo condi-ciones de carga altas.

En las formulaciones de aceites de corte seusan frecuentemente aceites grasos seleccio-nados que son tratados con azufre y mezcla-dos con otros componentes en condicionescuidadosamente controladas y usados comoaditivos de aceites minerales.

Las caractersticas principales que debe cum-plir un aceite puro son:

Propiedad humectante (mojante)

Buenas propiedades de fluidez y capacidad demojar a fin de asegurar un caudal adecuado,as como un ntimo contacto con la herramien-ta y la pieza a mecanizar permitiendo por lotanto una buena lubricacin y enfriamiento.

Un aceite mineral altamente refinado no mojala superficie del metal limpio y quedan en ellaglbulos similares a gotas de agua.

El ngulo de contacto de la gota de aceite conel metal vara con la tensin interfacial del acei-te. A medida que este ngulo se hace msagudo y se aproxima a cero, el aceite se ex-tiende ms ampliamente, mojndose la super-ficie ms eficientemente.



Propiedades de extrema presin ylubricantes

Los aceros ms tenaces imponen condicionesde temperatura y presin muy severas, espe-cialmente a alta velocidad de corte. Dichas con-diciones provocan la soldadura de partculas demetal en la punta de la herramienta que danlugar a un reborde, generalmente, denominadofalsa cuchilla. Si bien un pequeo reborde esaceptable y protege el filo, uno mayor originaun mal acabado superficial de las piezas traba-jadas.

El proceso de formacin de la viruta se iniciacuando el metal que se encuentra inmediata-mente delante de la punta de la herramienta essometido a elevada tensin, se distorsiona yeventualmente se corta en partculas. La cargasobre la herramienta es ms alta en la puntade la misma, y operando con aceros de altaresistencia a la traccin sta no puede ser so-portada por el aceite; por lo tanto, la viruta tien-de a soldarse sobre la herramienta formando lafalsa cuchilla, y este fenmeno debe ser con-trolado por el uso de aditivos de extrema pre-sin.

El uso de aceites de extrema presin apropia-dos controlar este defecto y mejorar el aca-bado de la pieza y la vida de la herramienta.Estos tipos de aceites contienen aditivos es-peciales que actan sobre la superficie altamen-te cargada para formar pelculas submicroscpicasde un lubricante slido que limita la soldadura

de la viruta.

Los lubricantes de extrema presin se clasifi-can como activos e inactivos, segn se man-chen o no los metales amarillos y aleaciones(bronce, cobre, etc.) a temperatura ambiente.Solamente los activos son capaces de actuarpositivamente en las operaciones de mecani-zado ms severas. No obstante, hay ciertosaceites Shell que se usan en las condicionesms severas y son formulados de tal maneraque pueden utilizarse en el mecanizado demetales amarillos.

Para demostrar las propiedades de extremapresin se someten los aceites al ensayo de-nominado Test Shell de las cuatro bo-las . En la mquina utilizada se hace girar avelocidad constante una bola de acero templa-do de media pulgada de dimetro sujeta por unmandril y en contacto con otras tres bolas si-milares. Estas ltimas se mantienen fijas y encontacto unas con otras en un recipiente met-lico con el aceite a ensayar. La carga puedevariar en un amplio rango.



Mientras la bola superior gira, la carga aplicadaincide inicialmente en reas muy pequeas. Deesta manera se forman huellas de desgastedonde las bolas se encuentran, haciendo quelas reas de contacto aumenten y permitensoportar la carga.

La capacidad de carga del aceite puede serevaluada por las medidas de las huellas de des-gaste a diferentes cargas.

A pesar de la gran importancia que tiene unabuena capacidad de carga bajo condiciones deextrema presin, este no es el nico criteriopara evaluar la calidad de un aceite de corte.

Si se tiene en cuenta que la presin ejercidapor la viruta sobre la herramienta, que es mxi-ma en la punta, cae a cero cuando termina elcontacto, es lgico concluir que entre las posi-ciones de presin mxima y cero hay otrasdonde la pelcula de aceite no puede ser lo su-ficientemente gruesa como para soportar lacarga y tampoco el aditivo de extrema presines efectivo porque la temperatura no es sufi-ciente (est por debajo de 50oC). Por tal razn,en estas zonas de contacto son vitales las pro-piedades lubricantes del aceite, de manera queresulta esencial un cuidadoso balance entrelas propiedades de extrema presin y la lubrici-dad, para lograr un buen acabado de la piezamecanizada y una mayor vida til de la herra-mienta.

Esto se ha conseguido en los aceites Shell,gracias a una seleccin de aditivos especialesque les confieren estas propiedades.

Accin anticorrosiva sobre la mqui-na y la pieza a mecanizar

Ha sido demostrado el valor de los aditivos deextrema presin, y que estos reaccionan encierto grado con la superficie del metal. Si sondemasiado activos o resultan activos a baja tem-peratura, la reaccin puede llegar a producircorrosin. Por ejemplo, el azufre libre puedeatacar los metales amarillos y daar al broncey otras aleaciones no ferrosas de cojinetes demquinas herramientas.



Los agentes E.P. (azufre, cloro, fsforo, etc.)deben estar presentes de tal forma que nica-mente se vuelvan activos a las altas temperatu-ras que se alcanzan en los puntos donde lapresin es ms elevada por la accin de corte.

Para establecer el efecto de la accin corrosivasobre las partes de metal amarillo, de la m-quina o pieza trabajada, se utiliza el ensayo"corrosin lmina de cobre". En este test, unalmina de cobre, limpia y pulida con papelesmeril fino, se sumerge en el aceite a ensayardurante tres horas a 21oC. Al finalizar la pruebase observa si la lmina ha sufrido alguna man-cha, por ejemplo, con sulfuro de cobre, produ-cida por el ataque del azufre sobre la superficiede cobre, o si por el contrario la lmina perma-nece brillante y libre de manchas.

Tendencia a la formacin de humos

A altas velocidades de corte, en materiales degran tenacidad, se generan muy altas tempe-raturas. A menos que la herramienta de cortesea cuidadosamente diseada y el flujo del re-frigerante suficiente, el humo es inevitable de-bido a la descomposicin y volatilizacin delaceite. Esto se produce especialmente cuan-do las virutas calientes caen sobre superficiesmojadas en aceite, no habiendo sido comple-tamente enfriadas por el flujo del aceite. Anen estas condiciones puede hacerse muchopara reducir el humo mediante una seleccincuidadosa del aceite base, incorporando agen-

tes mojantes eficientes y asegurndose que elaceite de corte terminado tenga adecuado po-der lubricante para el servicio a que est desti-nado.

Las pruebas prcticas en un taller mecnicodemuestran que los aceites Shell para meca-nizado de metales reducen el humo, particular-mente en operaciones severas como tallado deengranajes, mediante la provisin de una pel-cula altamente adhesiva con gran poder lubri-cante.



Seccin TresSUPERLUBRICANTES SHELL PARA

EL MECANIZADO DE METALES

ACEITES EMULSIONABLES

SHELL BRUMOL SP

Shell Brumol SP es un lubricante emulsionable,producido a partir de bases minerales refina-das a las cuales se les agrega un paquete deaditivos para mejorar su desempeo.

Shell Brumol SP se usa en la mayora de lasoperaciones de maquinado, como son:

- Taladrado, torneado, fresado y corte de metales en fro.

- 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 operacinms segura, previene irritaciones de la piel y laformacin de olores molestos.

Adems, tiene incorporados biocidas de altoespectro que previenen la formacin demicroorganismos que degradan el aceite.

Las concentraciones pueden variar entre 1 y5% dependiendo de los requerimientos de lu-bricacin y refrigeracin.

SHELL DROMUS B

Los lubricantes Shell Dromus son mezclas deaceites minerales refinados, emulgentes y otrosaditivos especialmente seleccionados para ase-gurar que una vez mezclado con agua propor-ciona una emulsin estable que satisfar losrequerimientos de diversas operaciones demecanizado.

Como las emulsiones de Shell Dromus B enagua son excepcionalmente estables, retienensus excelentes propiedades anticorrosivas pormayores perodos de tiempo proporcionandocontinua proteccin a la mquina. En concen-traciones al 2 % de agua cumple los requeri-mientos 4 x 0-0 del test I.P. 125 de corrosin.

En contraste a muchas marcas competidorasms baratas, Shell Dromus B no contiene com-puestos fenlicos que causan irritacin de lapiel y tienen un olor muy fuerte que es bastantemolesto para el operario de la mquina.



Se usa normalmente en las operaciones de ta-ladrado, fresado, torneado, corte en fro y brui-do de la mayora de los metales, excepto delos aceros inoxidables y aleaciones resisten-tes al calor, terrajado y roscado de aleacionesno ferrosas.

Se emplean generalmente en concentracionesdel 1 al 15%. En operaciones de laminacin decobre en caliente se emplea en concentracio-nes al 2% y en fro al 6%.

Otra de sus aplicaciones es como inhibidor decorrosin en sistemas hidrulicos con agua, oen sistemas de refrigeracin de motores. Suconcentracin puede oscilar entre el 1 y el 5%.

ACEITES PUROS

SHELL MACRON B

Los superlubricantes Shell Macron son aceitestransparentes de extrema presin moderada.Se fabrican a partir de la mezcla de aceitesminerales altamente refinados, con aceitesgrasos sulfurizados cuidadosamente seleccio-nados, que los hace tiles para el mecanizadode aceros de resistencia media (de bajo por-centaje de carbono), especialmente cuando setrabaja con mquinas herramientas automti-cas.

Debido a que Shell Macron B est formuladocon aditivos del tipo inactivo es ideal para la

mecanizacin de todo tipo de aleaciones noferrosas y metales amarillos, en tornos auto-mticos, tallado de engranajes, rectificado deroscas, roscado, roscado por laminacin, tala-drado, brochado profundo, etc.

SHELL GARIA C

Son aceites de mecanizado, transparentes, deltipo extrema presin activos. Shell Garia C estconstituido por una mezcla de aceites minera-les altamente refinados con aditivos especia-les que les confieren excelentes cualidadeslubricantes bajo las condiciones de trabajo msseveras.

Por la calidad de los componentes empleadostienen un olor muy suave, son estables y nose oxid

10.mecanizado de metales

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