10 Tutor Lubricacion Shell Mecanizado de Metales

Mecanizadode Metales

EL TUTOR DE LUBRICACION SHELLMódulo Diez

CONTENIDOSección Uno Cambiando las máquinas herramientas de

aceites puros a emulsionesDisposición de emulsiones usadasProceso de disposiciónAspectos de salud e higieneConclusionesAceites puros para el mecanizado demetales

El corte de metalesIntroducciónTeoría del corte de metalesHerramientas de corteClasificación de los metales segúnsu maquinabilidad

Sección DosFluidos para el mecanizado de metalesFunciones que deben cumplirAceites emulsionablesPropiedadesEfecto de la calidad del agua sobre laemulsiónPreparación de una emulsiónContenido de aceite de una emulsiónMonitoreo y mantenimiento de unaemulsión en serviciopH durante el servicioContaminación con fugas de aceite(Tramp Oil)Contaminación con polvo metálicoContaminación por bacterias y hongosMétodos para combatir losmicroorganismos

Sección TresSuperlubricantes Shell para elmecanizado de metales

Aceites emulsionables

Aceites puros

Sección CuatroSelección de un aceite de corte

Propiedad humectantePropiedades de extrema presión ylubricantesAcción anticorrosiva sobre lamáquina y la pieza a mecanizarTendencia a la fotmación de humos



Sección UnoEL CORTE DE METALES

INTRODUCCIONCuando se mecanizan metales se genera calortanto en el corte como en la fricción de la virutaa lo largo de la herramienta de corte. La tempe-ratura alcanzada depende del balance entre lageneración de calor y su disipación o evacua-ción.

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

Hay dos tipos base de fluidos de corte, los cua-les se considerarán en detalle en el desarrollodel módulo. Los fluidos miscibles con agua ylos aceites puros son las dos categorías 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 tecnología ne-cesaria para cubrir los requerimientos especia-les de un determinado caso.

TEORIA DEL CORTE DE METALESLos dos principales problemas que se presen-tan en el mecanizado de metales son el calor yel rozamiento; ambos generados durante laoperación.

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

a. De la energía procedente de la deformación plástica.

b. Del rozamiento de la viruta arrancada a la pieza, cuando aquella se desliza por la cara frontal de la herramienta.

c. Del rozamiento de la herramienta contra la pieza metálica que se mecaniza.

De estas tres causales de generación de calordurante el mecanizado, la primera es la quemás incidencia tiene, calculándose en las dosterceras partes del calor total.

Herramientas de CorteLa herramienta de corte es muy importante enun trabajo de mecanizado, puesto que si no dael rendimiento adecuado por falta de una buenalubricación y refrigeración, puede ocasionarpérdidas elevadas no sólo por el valor de la he-rramienta que se pueda dañar 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 operación, pues la tempe-ratura más alta tiene lugar alrededor de éstaproduciéndose un reblandecimiento de la he-rramienta que, junto con la abrasión y la fric-ción, pueden destruirla rápidamente.

Esta acción el progresiva pues al ser la herra-mienta más blanda se necesita mayor energíapara realizar el mismo trabajo, y entonces seaumenta la presión de la herramienta sobre lapieza y en consecuencia la temperatura en lazona de corte. En cualquier operación mecáni-ca, para arrancar viruta de un metal por mediode una herramienta de determinada dureza, el98% de la energía consumida se convierte encalor.

Debido al calor generado, la viruta arrancadapor la herramienta se suelda a ella muy cercadel filo cortante, acumulándose en esta zonalas virutas metálicas y constituyendo lo que sedenomina falso filo; que se está formando ydesprendiendo constantemente durante la ope-ración 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 partículas de la herramienta produciendoun pequeñísimo cráter exactamente detrás delfilo cortante. Este cráter que al principio es muypequeño, a medida que avanza la operación vacreciendo hasta alcanzar el filo que se debilitahasta no poder soportar la presión de trabajo yse fractura.

En todo mecanizado, sin importar la dureza dela pieza metálica, al arrancar la viruta se produ-ce una deformación plástica o reblandecimien-to. Este efecto mecánico del material tiene lu-gar en aquella zona de la pieza, anterior a laherramienta de corte que la mecaniza, convir-tiéndose también en calor la energía necesariapara conseguir la deformación plástica, con locual el problema térmico de la operación se in-tensifica aún más.

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

HERRAMIENTAVIRUTA

VIRUTA



ción de la cantidad de viruta, y el ángulo decorte de la herramienta. Esta relación está dadapor:

Cp=1/a

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

El ángulo está relacionado con el coeficientede rozamiento entre la viruta y la herramientade forma que a mayor ángulo 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 estáconstituido por aquellos materiales de base hie-rro; o mejor sus aleaciones, pues el hierro purotiene poca aplicación industrial.

Entre estos materiales los más importantesson:

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

- El acero al carbono y el de baja aleación.

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

- Aceros inoxidables austeníticos.

- Aceros al carbono, aceros aleados y aceros rápidos.

Si se trabaja con hierro fundido debe hacerseuna lubricación 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 aleación

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

Para los aceros de alta aleación, cuyamaquinabilidad es más elevada, se requiere flui-dos de corte con aditivos de extrema presión.

El grupo de metales de naturaleza no ferrosase subdivide en:

- Cobalto

- Níquel o sus aleacioneS

- Cobre o sus aleaciones

- Latón (Cu-Zn)

- Bronces (Cu-Sn)

- Bronces al silicio

- Aluminio

- Magnesio

El Cobalto es un material difícil de mecanizar ydeben usarse fluidos de corte con aditivos deextrema presión; al igual que para el Níquel ysus aleaciones.

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

Para los bronces que no son fáciles de meca-



nizar, pues sufren los efectos de la deforma-ción plástica, 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 Níquel-Plata, se usan aceites ligeros demedia presión.

El Aluminio que posee un coeficiente de dilata-ción térmica muy elevado requiere alta capaci-dad refrigerante del fluido de corte. Lamaquinabilidad del Aluminio es más fácil cuan-do está aleado con Cobre y difícil cuando estáaleado al Silicio.



Sección DosFLUIDOS PARA EL MECANIZADO DE

METALES

FUNCIONES QUE DEBEN CUMPLIRLubricar

Una buena lubricación reduce la fricción de lassuperficies en contacto lo que significa un aho-rro en el consumo de energía y una menor ge-neración de calor. Por otro lado, se elimina elpeligro de fusión de las virutas evitando la sol-dadura de las mismas a la herramienta y a lapieza en elaboración.

Refrigerar

El enfriamiento de las superficies en contactoconserva el templado de la herramienta prolon-gando su vida y haciendo más duradero su filo.Se reduce la dilatación volumétrica de las ma-sas lo que permite trabajar con tolerancias másestrictas 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 producción

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



ACEITES EMULSIONABLESLas emulsiones que trataremos en este módu-lo son aceite en agua. Estas emulsiones con-sisten esencialmente de un pequeño porcenta-je de aceite emulsificable concentrado (menoral 5% ) disuelto en un volumen dado de agua.El aceite emulsificable usualmente está com-puesto de una base mineral, aditivoemulsificador y otros elementos que le aporta-rán características de inhibición de herrumbrey corrosión, resistencia a la formación de es-puma, y en algunos casos especiales, com-portamiento de extrema presión.

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

El hecho que estas emulsiones estén 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 decorrosión compensan las desventajas básicasdel agua como son su corrosividad y un pobrepoder de humedecimiento de los metales. Ade-más, el aceite mineral aporta una cierta canti-dad de lubricidad.

Así como otros tipos de fluidos de corte, lasemulsiones también arrastran las virutas del áreade corte y previenen daños a la herramienta.

Las emulsiones aceite en agua son particular-mente útiles para operaciones de mecanizadode metales donde el principal requerimiento esuna alta capacidad refrigerante para remover elcalor producido por la operación de corte y porla fricción, y donde la lubricación de la herra-mienta no es crítica. 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 frío(sierras), y rectificados.

En aplicaciones donde las velocidades sonmenores, las operaciones de mecanizado másseveras y los materiales más duros, la lubrici-dad del fluido es más importante que su capa-cidad refrigerante. Por ejemplo, donde la lubri-cación entre la viruta y la herramienta, y entrela herramienta y la pieza de trabajo es requeri-da para reducir el calor generado por la friccióny 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.



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

Emulsificadores.Los aditivos más importantes para aceitesemulsionables, tanto en función como en can-tidad, son los emulsificadores. Estos no sola-mente facilitan la dispersión del aceite en agua,sino que mantienen estable la emulsión.

como aceite libre.

Los emulsificadores se dividen en dos tipos:Iónicos y no iónicos. Los emulsificadoresiónicos se disocian en iones positivos y negati-vos cuando se disuelven en agua y son descri-tos como aniónicos y catiónicos dependiendode sí su actividad a nivel superficial es desde elanión o desde el catión, respectivamente. Deotro lado, los emulsificadores no iónicos, comosu nombre lo indica no se disocian (o ionizan)cuando se disuelven en agua, pero son distri-buidos coloidalmente.

AGUA

Molécula de Emulsibilidad

Parte de la molécula soluble en agua

Parte de la molécula soluble en aceite

Los emulsificadores son moléculas bipolareslas cuales reducen la tensión superficial y for-man películas monomoleculares relativamenteestables en la interface aceite/agua. Estas pe-lículas previenen que las gotas de aceite fina-mente dispersas en la emulsión se separen

AGUA

ACEITE

No ionicas Ionicas

ACEITE

La reacción de productos como, por ejemplo,alquil fenoles y óxidos de etileno son probable-mente el grupo más común de emulsificadoresno iónicos y, recientemente, su uso en aceitesemulsionables se ha incrementado debido a suhabilidad para estabilizar la emulsión.

Inhibición de herrumbre y corrosiónLa habilidad para proveer buena protección con-tra la corrosión es una de las propiedades más



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

Hay dos métodos de prueba estandarizadospara evaluar las propiedades anticorrosión deun aceite emulsionable:

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

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

Capacidad 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 laemulsión esté más finamente dispersa, mayorserá la tendencia a formar espuma. Esta ten-dencia también se incrementa con la suavidaddel agua usada. Generalmente una dureza mí-nima de 5od (85 ppm CaCO3) es deseable paraminimizar el riesgo de espuma.

Una pequeña cantidad de espuma generalmenteno causa ningún 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 máscomunes son aquellos basados en siliconaspero deben ser utilizados con cuidado puespueden afectar negativamente los subsecuentestratamientos superficiales de los componentesprocesados. Todos los antiespumantes sonactivos sólo por periodos relativamente limita-dos y por ello puede requerirse una nueva adi-ción después de un tiempo de uso.

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

Extrema presiónAsí como en los aceites puros para corte, adi-tivos extrema presión a base de materialessulfurizados o clorinados, pueden ser incluidosen la formulación de aceites emulsificables paradarle mayor capacidad de soporte de carga yhacerlos útiles para operaciones más 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 presión 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 lasolución. 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 EMULSIÓN

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

Aparte de su limpieza, el agua tiene otras pro-piedades las cuales pueden afectar la emulsión.Entre las más importantes están:

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-pósitos pegajosos.

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

aniónicos.

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

En muchos casos puede resultar más baratousar agua blanda. Sin embargo, si todas lassales duras son removidas hay una mayor ten-dencia de la emulsión a formar espuma y espor lo tanto más 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 precipitación del calcio y el magnesio conquímicos; por ejemplo, con fosfato trisódico ocarbonato de sodio. Actualmente es muchomás común usar intercambiadores iónicos loscuales son simples de operar, monitorear ymantener.

La estabilidad de los aceites emulsionablescuando son mezclados con agua dura es eva-luada por el método DIN 51367. En este méto-do la estabilidad es indicada por un porcentajedel 5% de emulsión que se separa después de24 horas, en comparación con una emulsiónfresca de la misma concentración. La emulsiónes hecha con agua cuya dureza es de 20od (cer-ca de 350 ppm CaCO3).



Valor de pHEl pH de un líquido muestra si este es ácido,neutro o alcalino. El pH del agua usada deberíaser neutro, p.e. alrededor de 7, y el pH de laemulsión recién hecha debe estar entre 8 y 9,5(alcalino). Si el pH es muy bajo la emulsión noofrece adecuada protección contra la herrum-bre en el maquinado de aceros y también suestabilidad puede ser menor. Si por el contrariola emulsión es muy alcalina tenderá a removerlas grasas naturales de la piel y a destruir elrecubrimiento acídico que sirve para proteger-la, facilitando la penetración de bacterias cau-santes de enfermedades como la dermatitis.Por otra parte, la concentración demicroorganismos en una emulsión depende delvalor de pH y su rata de propagación es afecta-da por este valor.

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

Bajo estas condiciones la concentración desales en la emulsión se puede incrementar, dis-minuyendo su estabilidad y por causa de laseparación tener una vida de servicio más cor-ta. El incremento en el contenido de sales pue-de también reducir las propiedades preventivasde corrosión y donde esto ocurra se hace ne-

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



PREPARACION DE UNA EMULSIONPara la preparación correcta de una emulsióndeben tenerse en cuenta los siguientes pasos:

1. Poner el agua en un recipiente.

2. Agregar el aceite lentamente al agua en un volumen determinado para obtener la relación aceite / agua requerida.

3. Agitar (mezclar) lentamente hasta obtener una emulsión homogénea.

Si el procedimiento es invertido, es decir el aguase agrega al aceite se obtiene una emulsiónagua en aceite, pero resultará imposible con-vertirla en una emulsión homogénea aceite enagua aún con periodos prolongados de mez-cla. Esto conlleva a inestabilidad de la emul-sión con pérdida 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 Emulsión

VID

A D

E LA

HER

RAM

IEN

TA

CONTENIDO DE ACEITE EN UNAEMULSION

Ya se ha dicho que el aceite en una emulsiónprovee una cierta cantidad de lubricidad y juntocon otros componentes previene la corrosión,pero para que sea efectivo la emulsión debecontener mínimo 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 laemulsión contiene en promedio entre un 2 y5% de aceite. Donde se requiere un nivel altode protección contra la herrumbre y lubricidadextra, las emulsiones pueden contener hastaun 10% o más de aceite. En conclusión, laspropiedades lubricantes de una emulsión pue-den incrementarse mediante la adición de aceitecuando se están mecanizando materiales másresistentes al corte. La gráfica siguiente ilustrael rendimiento de la herramienta de corte parael mecanizado de diversos materiales y condiferentes relaciones aceite/agua en la emul-sión.

De la gráfica se deduce que con un acero

Ck 45 la vida óptima de la herramienta se obtie-ne con un 5% de aceite en la emulsión, y paramecanizar un acero X10 Cr Ni Mo Ti 1810 haymenor desgaste de la herramienta usando unaemulsión con un 25% de aceite. Así mismo elCk 45 es relativamente más fácil de procesar y

la vida de la herramienta disminuye a medidaque aumenta el contenido de aceite en la emul-sión. Esto confirma el efecto combinado del en-friamiento y la lubricación sobre el desgaste dela herramienta de corte. De acuerdo con la du-reza del material y la severidad del mecaniza-do es necesario establecer cuál de los dos fac-tores, lubricación o enfriamiento, es más 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 refrigeración essignificativamente más importante.

Cuando se emplean aceites emulsionables quecontienen biocidas, es esencial que la emul-sión tenga una mínima concentración recomen-



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

200

2 10Contenido de Aceite de la Emulsión

VID

A D

E L

A H

ER

RA

MIE

NTA

20 30%

100

300

400

500

v=90 m/min

v=72 m/min

v=45 m/min



MONITOREO Y MANTENIMIENTO DE UNAEMULSION EN SERVICIOConcentraciónDurante las operaciones de mecanizado de me-tales parte de la emulsión se pierde y a su vez laconcentración aceite/agua cambia. En elmaquinado, el contenido de aceite de la emul-sión en servicio generalmente decrece debido aque el aceite tiene una gran afinidad con los me-tales y proporcionalmente más aceite que aguaes retirado con los residuos o virutas del mecani-zado. Donde las temperaturas de mecanizado sonmuy altas, habrá rápida evaporación de agua y elcontenido de aceite se incrementará. 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 está por debajodel 1 ó 2%, debido a que cualquier pérdidadesproporcionada de aceite hará que la concen-tración alcance niveles en los que la protecciónanticorrosiva es inapropiada.

Un balón aforado o tubo calibrado puede ser utili-zado para chequear el contenido de aceite de unaemulsión. El equipo usualmente consiste en untubo provisto de una escala graduada y un tapónde vidrio, el cual es llenado con 100 cm3 de emul-sión y posteriormente se agrega ácido clorhídricoconcentrado. La emulsión se separa entonces ydespués de un corto lapso de tiempo el conteni-do de aceite puede ser leído sobre la escala.



En forma alternativa, el contenido de aceite deuna emulsión puede ser medido más rápida-mente con un refractómetro el cual, de hecho,mide el índice refractivo. No obstante, el índicerefractivo está relacionado con el contenido deaceite y así las variaciones en concentraciónpueden ser determinadas con los cambios enel índice refractivo.

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

Donde se utilice el refractómetro para monitorearconstantemente una emulsión, es aconsejablehacer chequeos ocasionales con un balónaforado, por ejemplo usando ácido.

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

Una vez medida la concentración, esta se debecorregir agregando una emulsión correctora deconcentración conocida.

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

CE PCE

CR

CC PCC

CR: Concentración recomendada.

CE: Concentración que hay en el depósito.

CC: Concentración correctora.



PCE: Volumen de emulsión.

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

Entonces: PCE= CC-CR

PCC= CE-CR

En general, es preferible completar nivel conemulsión fresca. Si por el contrario, el conteni-do de aceite en la emulsión se ha incrementadoes necesario usar un debilitador de emulsión,cuyo volumen también está limitado por la con-centración requerida en el sistema.



PH DURANTE EL SERVICIOComo ya se ha mencionado, el pH de una emul-sión es el principal factor que afecta su rendi-miento en operación. El pH de una emulsiónnueva oscila generalmente entre 8 y 9.5, peropuede reducirse durante el servicio debido acontaminación con material ácido remanentede las operaciones previas de mecanizado ocomo consecuencia de la degradación bacterialdel aceite emulsionable. Para que las propie-dades anticorrosivas y la estabilidad de la emul-sión se mantengan es vital asegurar que el pHesté siempre en el rango previamente definido.Por tal razón, el pH de la emulsión deberíamonitorearse a través de toda su vida en servi-cio.



CONTAMINACION CON FUGAS DEACEITE (TRAMP OIL)

Los lubricantes de la máquina herramienta ta-les como el aplicado en las guías y el aceitehidráulico, p.e., el procedente de los cilindrosde filtrado casi inevitablemente van a parar alsistema de fluido de corte. Donde éste contie-ne aceite puro, la adición de tales lubricantesno afecta dramáticamente 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 máquina utilizaemulsiones aceite en agua como fluido de cor-te, la eficacia y su vida útil puede ser seriamen-te afectada. Una pequeña cantidad de lubri-cante puede ser emulsificado, pero la mayorparte de éste, 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 erróneos y desigua-les; también pueden causar embotamiento delas muelas de rectificar, y de aquí un acabadosuperficial inaceptable.

La estabilidad de la emulsión puede tambiénser 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 anaeróbicas.Un rápido signo de esta condición es el olordesagradable a sulfídrico que se origina cuan-

do se pone en marcha el sistema después deuna parada.



CONTAMINACION CON POLVOMETALICO

La operación de mecanizado esta siempreacompañada por la transformación del metaldesechado en virutas u otras partículas de va-riadas formas y tamaños. En el rectificado tam-bién se desalojan partículas de arena y de agen-te aglomerante de las muelas de rectificar. Sino se toma acción para eliminar estas partícu-las de metal y otros sólidos del fluido de cortesu eficacia se reducirá. Donde la velocidad deflujo de las gotas del refrigerante es objeto defuerzas centrífugas, algunas de las partículasse separarán y si esto sucede en las tuberías,p.e., en curvas pronunciadas, el flujo del refri-gerante eventualmente empeorará, lo cual con-duce a menos enfriamiento de la herramienta ya menor efectividad de desplazamiento de lasvirutas. Esto da lugar a temperaturas más ele-vadas, un mayor desgaste de la herramienta ydeficientes acabados superficiales.

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

Emulsión Limpia Emulsión Sucia

Vertedero Bafle

PlatoSección deSedimento

LodoSección de Emulsión Limpia

Filtración de una emulsiónEl método simple de limpieza o separación desólidos contaminantes por gravedad medianteuna trampa de sedimentos, ilustrado anterior-mente, es raramente empleado debido a supobre eficiencia y a que la remoción de los lodosdel fondo del tanque es difícil y costosa.

La instalación de bandas o correas raspadoraspermite un retiro continuo de lodos y partículaslo que disminuye el tiempo de contacto de laemulsión con los contaminantes, pero la efi-ciencia en la limpieza es todavía pobre.

Emulsión Limpia

Emulsión SuciaMotor

Vertederos

Correa RaspadoraSección de

Emulsión LimliaContenedor de

Lodo

Tanque equipado con bandas raspadoras para remover lodo

Tanque de separación de contaminantes por gravedad



La separación por gravedad puede ser mejoraday acelerada si la emulsión se somete a fuerzacentrífuga. Este principio es usado en losseparadores tipo ciclón, centrífugas yseparadores centrífugos.

En el caso de los separadores tipo ciclón, laemulsión contaminada es alimentadatangencialmente por la parte superior de un re-cipiente cónico invertido. La alta aceleracióncentrífuga debida a la trayectoria circular quesigue la emulsión causa que las partículas só-lidas se separen de ella hacia los lados del conoy luego desciendan hasta el fondo del ciclóncomo lodo espeso. La emulsión limpia retornaal centro del cono y sale por la parte superiordel separador. Los hidrociclones son frecuen-temente usados en los sistemas de máquinaspara operaciones de esmerilado trabajando con

Emulsión Sucia

Emulsión LimpiaEmulsión Limpia

Material Sólido

Trampas de“Mugre”

Clarificador centrífugo

Emulsión SuciaTrampa de Aceite

- Fase LivianaEmulsión Limpia- Fase Liviana

PlatosSeparados

MaterialSólido

Separador Centrífugo



aceros. Estos son menos útiles en el maquinadode hierro fundido porque las partículas de grafi-to del metal son relativamente livianas y difíci-les de separar; en consecuencia, el grafito tiendea acumularse en la emulsión.

Los filtros de cilindro y banda magnética sonautomáticos porque las partículas de metal soncontinuamente removidas cuando el rodillo ocilindro gira. Experimentos han demostrado quelos separadores magnéticos son también ca-paces de remover del sistema algunas de lasimpurezas no metálicas, por ejemplo arenilla yresiduos de la piedra de esmerilar, atrapándo-las junto con las partículas ferrosas. Los filtrosmagnéticos 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 líquido a través de la banda puedeser por gravedad, pero otros tales como los fil-tros de vacío usan succión para incrementar elflujo.

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

Hid i l

Emulsión Limpia

Emulsión Sucia

Material Sólido LanzadoHacia la Periferia del Conopor la Acción de la Fuerza Centrífuja

El Material Sólido Caeal Fondo del Cono para su Remoción

La Emulsión Limpia Subepor el Centro del Cono

Hidrociclone

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

Emulsión Limpia Emulsión Sucia

Pantalla

Barras Magnéticas

Filtro magnético



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

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

Filtro de cilindro o tambor Magnética

Emulsión Sucia

Emulsión Limpia

Rodillo Triturador

Tambor Magnético

Desprendedor

Partículas de MetalFerrosas y Lodos

Filtro de banda o correa magnética

Partículas de MetalFerrosas y Lodos

Emulsión Sucia Banda Magnética

Emulsión Sucia

Emulsión Limpia

Emulsión Sucia

Emulsión 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 Magnética



CONTAMINACION POR BACTERIASY HONGOS

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

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

De igual forma tampoco existirán problemascon los aceites emulsionables durante su al-macenamiento antes de proceder a su dilución.No obstante, una vez que están 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: Aeróbicas y anaeróbicas.

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

Las bacterias anaeróbicas se multiplican encondiciones donde no hay aire, particularmen-te cuando la emulsión tiene en su superficieuna capa de aceite que impide la entrada deaire. Entonces actúan como sulfato reductores,conduciendo a la formación de sulfídrico.

Moho (hongos) y fermentos se encuentran tam-bién 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 está entre 6 y 9.

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

- La concentración de la solución también



afecta considerablemente el crecimiento de bacterias. En general, en las soluciones más débiles se multiplicarán más rápidamente las bacterias y hongos.

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

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

La dureza afecta el mecanismo de la descomposición y hay evidencias que demuestran que el uso de agua dura como diluyente puede causar un incremento en el crecimiento de bacterias. Contrariamente, los hongos pueden ser detenidos por el incremento de la dureza del agua.

- Los efectos de la orina en el crecimiento de bacterias en diferentes refrigerantes han sido cuidadosamente estudiados. En cualquier caso este tipo de contaminación conduce a un incremento en la degradación del aceite, cuyos efectos son particularmente perceptibles en los ensayos de corrosión. Comidas y otros materiales similares tienen un efecto semejante.

Significancia de la Descomposición delAceite en la PrácticaPérdida de la estabilidad de la emulsiónLas emulsiones consisten esencialmente enmillones de pequeñas gotas de aceiteemulsificadas en la fase agua. El tamaño delas partículas de estas gotas es suficientementepequeño para poder moverse en el área de lu-bricación, entre la viruta y la herramienta, yactuar como reductoras de fricción.

Uno de los efectos del desarrollo bacterial es ladescomposición de los agentes emulsificantes.Esto conduce a la aglomeración de partículasde aceite formando gotas más grandes. La efec-tividad de éstas últimas partículas comoreductoras de fricción es muy inferior debido asu menor movilidad y por consiguiente, en lazona de lubricación comienza a escasear elaceite, incrementándose la fricción y la tempe-ratura, con el consecuente deterioro de la he-rramienta y del acabado superficial de la pieza.

Pérdida de las propiedades lubricantesLa mayoría de los fluidos de corte contienencomponentes que les imparten propiedadeslubricantes, como p.e., aceites minerales,ésteres de ácidos grasos, aceites animales yvegetales. También 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 rápidamente lo que conduce a



un aumento en la fricción y reducción en sudispersión.

Filtración y bloqueo del sistemaLa viscosidad de los aceites de corte se puedeincrementar grandemente como resultado de laactividad bacteriológica, conduciendo a la des-trucción 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 corrosiónEl material corrosivo producido por la degrada-ción del aceite puede corroer las piezas meca-nizadas. El grado de extensión de la corrosióndepende del desarrollo bacteriológico, la com-posición del aceite y el tipo de metal a mecani-zar.

Entre los efectos más importantes de la corro-sión están los siguientes:

- Corrosión de metales amarillos por sulfuros.

- Corrosión de aluminio por complejos de amonio.

- Corrosión del cobre y bronces por ataque de amoníaco formado por la descomposición de los compuestos anticorrosivos tipo amina.

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

Efectos en los sistemas de circulaciónLos sistemas de circulación y tanques son muyvulnerables a la corrosión procedente de losproductos descompuestos. Esto puede causarfugas de fluido y potencial ataque a superficiesmetálicas y estructuras de cemento y hormi-gón, a menos que estén apropiadamente trata-das.

El hormigón es vulnerable a tales ataques des-pués que su pH se reduzca a 8,5 aprox. por lareacción del óxido de calcio libre del cementocon dióxido de carbono de la atmósfera.

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

Irritación de la pielLa irritación de la piel puede sobrevenir por unacombinación de la acción desengrasante de losaceites de corte y una abrasión física con elpolvo metálico de los sistemas.

Se debe puntualizar que la irritación de la pielpor si misma no es indicación de infecciónbacteriana. 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-tuación.

Reducción de la vida del aceiteAparte de los inconvenientes operacionales quese deducen de la descomposición de los flui-dos de corte, los costos adicionales en que seincurren son también importantes. El uso debactericidas puede prolongar la vida útil de unfluido con tal que estén presentes en concen-traciones que puedan controlar el crecimientobacteriológico. Sin embargo, si la infección pre-valece, la vida del fluido se reducedrásticamente.

Identificación de microorganismosMuestreo de la emulsiónEs necesario monitorear la contaminación conbacterias de modo que se prevenga su prolife-ración. La muestra de emulsión debe ser repre-sentativa del sistema. Las siguientes notas danuna orientación sobre la toma de muestras:

Si hay algún problema, se deben tomar mues-tras semanales o más frecuentemente; siem-pre estando el fluido en circulación.

Si el sistema no está en funcionamiento, sedeben encender las bombas y mantener el flui-do circulando durante diez minutos como míni-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 nocontendrá una representación real de la pobla-ción bacteriana.

Donde sea posible la muestra se toma del pun-to de mecanización, de una línea de retorno, odesde el sitio donde el fluido de retorno fluye aldepósito.

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

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

Métodos para la determinación de la poblaciónbacterianaHay varios procedimientos adecuados para de-terminar "in situ" la población bacteriana. Sinembargo, la correlación entre los ensayos delaboratorio y los realizados "in situ" no es muyclara en muchos casos.

Uno de los métodos más usados es el conoci-do como "inmersión 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 éste fluye para refrigerar lapieza mecanizada. Posteriormente, la platinase seca y se coloca en un recipiente incubadorque controla la temperatura al nivel adecuado.En la mayoría 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 estándares.

Bacterias

Hongos

Levaduras

Niveles de rechazoEl nivel de la población de bacterias que justifi-ca el rechazo del fluido o la necesidad de trata-miento es casi subjetivo. No obstante, a térmi-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 más es un nivel al cual el fluido debería ser reemplazado.

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



METODOS PARA COMBATIR LOSMICROORGANISMOS

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

Diseño del sistema de circulaciónLas emulsiones están en continua circulacióndurante el servicio y el sistema debe ser dise-ñado de modo que su contenido pueda serchequeado fácil y correctamente. La parte másimportante del sistema de circulación es el tan-que. Los tanques de almacenamiento deemulsiones para corte de metales construidosdentro de la base o pedestal de las máquinas-herramientas, en general no conducen a buenmantenimiento de las emulsiones.

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

Las máquinas que tienen sistemas de circula-ción individuales deberían ser abastecidas deemulsión desde un tanque separado el cual fue-se fácilmente accesible y simple su limpieza.

Los sistemas de circulación grandes, que sir-ven para abastecer de emulsión a un númerode máquinas, preferiblemente de un tipo simi-lar ejecutando operaciones similares, proveencondiciones favorables para prolongar la vida dela emulsión. Los tanques son generalmente di-vididos en compartimentos, los cuales minimi-zan la turbulencia ocasionada por el flujo deemulsión y permiten que los contaminantessólidos, incluso los de menor tamaño, seanatrapados por el filtro. Los depósitos remanen-tes pueden ser removidos cuando la emulsiónes cambiada.

Si no hay filtros en la línea de retorno antes deltanque, debe incorporarse en éste una trampade sedimentos para remover las virutas y otrosresiduos sólidos. Esta trampa de sedimentosdebe ser limpiada manualmente cuando se cam-bia la emulsión. No obstante, este no es unmétodo muy satisfactorio debido a que el resi-duo retenido en el tanque ocupa espacio quedebería ser ocupado por la emulsión. Tambiénse puede reducir la vida de la emulsión 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 tambiéncontribuye a incrementar tanto la vida de laemulsión como su rendimiento en operación.



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

Uso de biocidasLos biocidas varían en efectividad de acuerdocon su tipo y concentración. Algunos son de-masiado específicos y en muchos casos sedegradan rápidamente, 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 degradación del aceite.

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

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

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

- Algunas veces los bactericidas y fungicidas son mezclados para obtener los efectos globales requeridos. La práctica general es adicionar un paquete biocida a la emulsión con intervalos de tiempo establecidos para obtener protección continuada.

- Como los microorganismos pueden desarrollar resistencias a las sustancias usadas para su control resulta necesario cambiar de biocida con cierta periodicidad.

Tratamiento del sistema con ozonoOtro método de esterilización es el basado enlas bien conocidas propiedades antibacterianasdel ozono, que puede resultar interesante engrandes sistemas centralizados.

La técnica de ozonización comprende la inyec-ción directa en el seno de la emulsión 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 acción de la ma-



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

AplicaciónEl limpiador se añade al depósito en la propor-ción recomendada (aprox. 2%). Se deja en cir-culación durante seis u ocho horas y luego sevacía el sistema. Es preferible volver a limpiarel sistema con una solución nueva de agua lim-pia y caliente.

Precauciones de manejoLos sistemas limpiadores son mezclas de com-puestos químicos en solución, por lo cual de-ben ser tratados con precaución 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 emulsión o impongaalguna restricción sobre su subsecuente dis-posición.

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

Prácticas generales de tallerA continuación se reseñan los principales as-pectos a tener en cuenta para que los siste-mas de aceite de corte, tanto puros comoemulsiones, permanezcan en buena condición.

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

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

- No hacer adición alguna de desinfectantes a los fluidos de corte, debido a que puede resultar más perjudicial.

- No arrojar al fluido materias de desecho como comida, colillas de cigarrillo, papeles, tapas de botellas, etc., o escupir en los tanques de almacenamiento.

- Donde hay sistemas centralizados de fluido de corte se debe evitar el ingreso de suciedad a través de las tapas cuando se realiza la limpieza de los sitios de trabajo.

- No permitir que haya excesivas fugas de aceite mineral a los fluidos de corte. Esto puede reducir considerablemente la vida útil del fluido y a menudo son causa de malos olores.



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

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

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



CAMBIANDO LAS MAQUINASHERRAMIENTAS DE ACEITES PU-

ROS A EMULSIONESCuando las máquinas herramientas son con-vertidas de utilizar aceites de corte puro aemulsiones es importante tener cuidado espe-cial para prevenir que la emulsión contamine,ya sea por fugas o salpique, las guías 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 corrosión. De igual for-ma, no se debe permitir que la emulsión ingre-se a las cajas de engranajes o al sistema hi-dráulico. Los sellos, mangueras y moldurasdeben ser resistentes a las emulsiones, por loque a menudo estos tienen que ser cambiadoscuando las máquinas herramientas son conver-tidas.

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



DISPOSICION DE EMULSIONESUSADAS

Las emulsiones usadas no deben ser vertidasen los sistemas de desagüe, alcantarillas o ríos.Todas las sustancias que son de alguna mane-ra biodegradables deben ser separadas. Elmétodo de separación usado depende de:

- La composición del agua típicamente usada en los fluidos de corte.

- Su condición.

- Las condiciones particulares de operación, por ejemplo el nivel de contaminación y el tipo de contaminantes.

- La legislación local.

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

Los separadores mecánicos, por ejemplo losseparadores multi-plato, han probado ser muyefectivos en la separación 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-paración de la emulsión y así se reducen loscostos.

Proceso de disposición deemulsiones usadasEl proceso normal de disposición deemulsiones puede dividirse así:

Disposición a través de contratistas.Este es el método más barato para pequeñasfábricas y antes de instalar una planta de sepa-ración deberían efectuar un análisis comparati-vo de costos con respecto a lo que se indica acontinuación.

Separación de emulsiones.La mayoría de las emulsiones usadas en elmaquinado de metales pueden ser separadasmediante la adición de ácidos, en forma similaral procedimiento usado para determinar el con-tenido de aceite en una emulsión.

Lo más común, sin embargo, son las plantasdonde las sales de los ácidos fuertes son elagente de separación. Los residuos de estasplantas son menos ácidos que los de aquellasque usan ácidos puros y por lo tanto su neutra-lización puede no ser necesaria.

Los agentes de separación más comunes son:

1. Cloruros de magnesio.

2. Sulfato de hierro.

3. Sulfato de aluminio.

4. Sales comunes.



Después de la separación, la fase de aceitepuede ser removida manteniendo la emulsiónen tanques de asentamiento y recogiendo elaceite separado en la superficie, o empleandoel método de centrifugación.

La separación tiene la ventaja que el aceite y elagua son separados como líquidos pero comola fase agua usualmente contiene partículas deaceite dispersas por encima de los límites acep-tables para su disposición, un tratamiento adi-cional es requerido para su eliminación. Ade-más, la fase agua también contiene materialessolubles en ella provenientes del aceiteemulsionable y de los agentes de separación,los cuales pueden requerir neutralización.

El tratamiento adicional de la fase agua usual-mente incluye la formación de un FLOC de hi-dróxido metálico (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 electrólisisde 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 después de la floculacióngeneralmente satisface los requerimientos dela legislación ambiental.

El siguiente diagrama muestra el tratamientoadicional de la fase agua por floculación en unaplanta de separación por sales o ácido.



12

3

4

6

7

8

910

5

Transportador de Tornillo

Lodo

AguaLimpia

FilroPrensa

LodoFloculantes

Agua Separada por elTratamiento Posterior Aceite

SeparadoAceite

Separado

Emulsión Usada

Agente de Separación

Agitador“Chaqueta” deCalentamiento

1. Tanque receptor de emulsión usada.

2. Intercambiador de calor.

3. Tanque de agente de separación.

4. Tanque de separación: donde el agente de

separación y la emulsión son mezclados.

5. Centrífuga.

6. Tanque de agentes neutralizadores.

7. Tanque del agua de desecho.

8. Tanque de floculación.

9. Tanque de lodos húmedos.

10. Filtro prensa para el secado de los lodos.



Tratamiento por absorciónUna emulsión también puede ser separadamediante la combinación de agentes de sepa-ración y absorción. Los componentes solublesdel agente de separación separan la emulsión,y el aceite separado es capturado por el agen-te de absorción (ácido silícico hidrofóbico micro-dispersado). La filtración, subsecuente, produ-ce agua muy limpia, con un contenido residualde aceite el cual es usualmente aceptable parasu disposición 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 deseparación es alto y se incrementa con el con-tenido de aceite en la emulsión. Este procesoes, por lo tanto, muy útil para empresas quemanejen pequeñas cantidades de emulsión ysobre todo con bajos contenidos de aceite. Esteproceso también puede ser empleado para eltratamiento final del agua que ha sido separadade una emulsión.

Evaporación de la fase de aguaUn método obvio de separación de emulsioneses sometiéndola a calentamiento para retirar elagua, dejando el aceite solo. Hay una gran va-riedad de equipos disponibles para este propó-sito, como son los quemadores de combustiónsumergida, evaporadores rotatorios,evaporadores de película delgada, etc.

El principal problema con los métodos de eva-poración es el diseño del equipo para mantenerel consumo de energía en un nivel económico.

Los métodos de evaporación resultan ventajo-sos desde el punto de vista medioambientaldebido a que no es necesario el uso de quími-cos adicionales, como los agentes de separa-ción, que contribuyen a incrementar el volumende desechos en la disposición final. Práctica-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 carbónactivado.

Los procesos de evaporación son principalmen-te útiles para empresas con operaciones conti-nuas que emplean emulsiones con altos con-tenidos de aceite. Ellos son económicos paraoperar donde grandes volúmenes de emulsiónestán presentes y su creciente importancia ra-dica en su gran aceptación medioambiental.

CombustiónLas emulsiones que no contienen más del 30%de agua pueden ser quemadas en quemadoresespeciales. Si el contenido de agua está porencima de este nivel, es posible agregar laemulsión al aceite combustible nuevamente sinexceder un máximo contenido de agua del 30%.La combustión de emulsiones puede ser unbuen medio para su disposición, pero antes de



ponerlo en práctica es indispensable obtenermayor información pues se tiene el riesgo decorrosión y otros daños a la caldera u hornocausados por cualquiera de sus componentes.

Ultrafiltración por membrana de separaciónLas emulsiones de aceite en agua pueden serseparadas mediante un proceso deultrafiltración, el cual emplea una membranasemi-permeable para efectuar la separación.

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

La ultrafiltración requiere de una presión baja,entre 15 y 150 psi, para que tenga una rata deflujo razonable a través de la membrana. Debi-do a la circulación bajo presión sobre la mem-brana, el agua y los elementos solubles en elagua pasan a través de ella y la concentraciónde la emulsión se incrementa. Cuando la con-centración ha alcanzado valores cercanos al50%, la emulsión 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 emulsión puede ser reduci-do, aún más, para obtener una mayor concen-tración y proceder a su disposición por otrosmedios como los contratistas.

La ultrafiltración no requiere químicos adiciona-les y es por esto que tiene gran aceptaciónmedioambiental. El agua separada por estemétodo está virtualmente libre de aceite y esposible su reutilización en algún proceso sintratamiento adicional. Si la intención 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 ultrafiltración es particularmente útil paragrandes empresas en las que el agua de dese-cho de otras plantas, por ejemplo de pintura,es también reutilizada. Si el agua separada noes utilizada, se requiere entonces efectuarle untratamiento adicional para remover las sales

Membrana

SalAgua



solubles. La ósmosis reversible, un procesosimilar a la ultrafiltración pero usando membra-nas con tamaño de poro más pequeño 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 regulación local,antes de arrojarlo a las alcantarillas. Si el nivelde nitrito es muy alto, debe realizarse un trata-miento para convertirlo en un compuesto notóxico. Por ejemplo, la adición de ácido amino-sulfónico convierte el nitrito a sulfonato acom-pañado de nitrógeno gaseoso, pero de cualquiermodo, este tratamiento no reducirá el conteni-do total de sales.

Las diferentes composiciones de las emulsionesdesechadas a nivel industrial hacen que losmétodos de absorción y separación, los cua-les funcionan con emulsiones sin usar, no ne-cesariamente sean aplicables después que hansido usadas. Es por tal razón aconsejable quese determine mediante pruebas de laboratoriosobre emulsiones usadas cuáles son los agen-tes de separación o absorción más efectivos,antes de adoptar su uso en grandes escalasde tratamiento.

Los resultados de los procesos de evaporación,combustión y ultrafiltración no dependen de lacalidad de la emulsión usada y pueden serempleados en prácticamente todos los casossin necesidad de pruebas preliminares.

ColectorPermeable

Elemento Tubular para Ultrafiltración

Carcaza en PVC

Tubería de Acero paraSoporte del Elemento Salida del Agua y Sales

Solubles en Agua

Molécula de Agua

Molécula de Aceite



ASPECTOS DE SALUD E HIGIENEINDUSTRIAL EN EL MANEJO DE

EMULSIONESComo ya se ha mencionado, una emulsión estácompuesta por un aceite emulsionable disper-sado en agua, en ocasiones con la adición deun biocida. Por lo regular, no es posible modi-ficar significativamente el balance químico deuna emulsión 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 están formulados con basesminerales que no representan riesgo para losusuarios cuando son manejados correctamen-te, y unos buenos estándares 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 irritación de la piel(dermatitis) y, en circunstancias excepciona-les, condiciones más serias como cáncer depiel. Los aceites de corte emulsionables sonnormalmente alcalinos y pueden remover lasgrasas naturales de la piel humana causandoresequedad y erupciones.

Los desórdenes en la piel están convirtiéndoseen un problema serio para la medicina indus-

trial y debe tener una solución integral si losdirectivos de la empresa, los operarios de lasmáquinas y los médicos trabajan conjuntamentepara prevenir su ocurrencia. Una gran variedadde experiencias han mostrado que es más fácily barato tomar acciones preventivas en vez detratamientos médicos prolongados y tambiénincapacidades laborales.

Pero cuál es la causa de los problemas de lapiel? Muchos trabajos en ingeniería de produc-ción envuelven riesgos de daño en la piel debi-do a la abrasión, laceración, penetración de ma-teriales extraños, como las virutas y exposi-ción a calor excesivo o frío extremo. No obs-tante, la exposición a químicos, agentesdesengrasantes o solventes, agentes de lim-pieza en frío y componentes de resinas sintéti-cas como los agentes de curado, representanla principal causa.

El níquel y cromo pueden causar irritación par-ticularmente cuando están en forma de sales ycompuestos químicos encontrados en opera-ciones de electroniquelado, pero también 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 irritación de la piel es más común 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 inflamación y erupciones rojas.El nombre dado a esta condición es dermatitis,y no debe ser confundida con los efectos deuna alergia.

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

Para el propósito de este módulo, es suficientelimitar la discusión sobre reglas de higiene yaspectos de salud en el manejo de emulsionesal control de la dermatitis. Los síntomas exter-nos empiezan con asperezas, resequedad yrasquiña. Si no se toma ninguna acción, estoconduce a inflamación, enrojecimiento de lazona afectada, picazón y algunas veces a laformación de ampollas. El nombre común paraesta condición 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 condición. A menudo los gérmenes delos grupos de estreptococos, estafilococos yen particular el sporovibrio desulfuricans (ungrupo que puede ser causante del rompimiento

de la emulsión) 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 guía sobre la manipulación de aceitesemulsionables:

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

- No lavarse los brazos y las manos con emulsión.

- Prevenga posibles heridas en la piel con residuos metálicos, virutas o refrigerantes rociados a alta presión. Las virutas y los contaminantes sólidos deberían ser removidos de la emulsión por una filtración efectiva y la limpieza exhaustiva de la máquina.

- Si se emplean biocidas debe tenerse

especial cuidado de no exceder la concentración recomendada por el fabricante para evitar irritación de la piel.

- Erupciones o cortaduras en la piel deben recibir atención médica inmediata.

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



veces se trabaja con piezas pequeñas y su manipulación se dificulta. Bajo estas circunstancias es aconsejable emplear una crema protectora repelente de aceite.

Las cremas protectoras deben aplicarse regularmente antes de empezar el trabajo, y después de cada lavada de manos y brazos. Estas cremas se utilizan para prevenir la irritación de la piel y no deben ser utilizadas como tratamiento de enfermedades.

- Delantales o petos resistentes al aceite deben emplearse para proteger tanto el abdomen como los muslos, del contacto con la emulsión y con superficies aceitosas de la máquina.

- Trapos o estopas mojados con emulsión, que pueden tener virutas y otros materiales abrasivos, no deben usarse en la limpieza de las manos.

- Para prevenir el contacto prolongado de partes del cuerpo con refrigerante, las ropas mojadas deben cambiarse tan pronto como sea posible. Por la misma razón, los trapos o estopas humedecidos con aceite no deben mantenerse dentro de los bolsillos de los pantalones o camisas de trabajo.

De igual importancia para la protección de lapiel son aquellos cuidados que se tengan cuan-do se finaliza el turno o día 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 ásperas o desengrasantes en polvo para efectuar él restregado de la piel. Usar limpiadores de manos no abrasivos o jabones que sean ligeramente ácidos al reaccionar (nunca emplear jabones fuertemente alcalinos).

- Nunca usar emulsiones o solventes para hacer prelavados de las manos y brazos.

- Secar la piel con toallas limpias o preferiblemente con papel toalla desechable para evitar posible recontaminación de la piel con aceite o pedazos de viruta retenidos en toallas usadas.



CONCLUSIONES

La economía resultante de utilizar una emul-sión 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 más probable que se presente lacontaminación con microorganismos y sucie-dad.

Entre mayor sea el contenido de aceite, laemulsión es más costosa. Por tal razón, serequieren numerosas y exigentes pruebas a lasemulsiones para obtener una que ofrezca ópti-mo rendimiento con el menor contenido de acei-te posible. Sin embargo, no es el precio delaceite emulsionable el único factor a conside-rar como criterio de selección de una marca,

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

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

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



ACEITES PUROS PARA ELMECANIZADO DE METALES

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

Las máquinas herramientas automáticas ysemiautomáticas incorporan complejos meca-nismos en la zona de corte, la cual está ex-puesta al flujo del aceite. El diseño es de talforma que con frecuencia resulta difícil excluircompletamente el fluido de corte del sistemade engranajes cerrados y por lo tanto los acei-tes puros son preferidos para estas máquinas.

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 lubricación hidro-dinámica, 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 lubricación 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 características principales que debe cum-plir un aceite puro son:

Propiedad humectante (mojante)Buenas propiedades de fluidez y capacidad de“mojar” a fin de asegurar un caudal adecuado,así como un íntimo contacto con la herramien-ta y la pieza a mecanizar permitiendo por lotanto una buena lubricación y enfriamiento.

Un aceite mineral altamente refinado “no moja”la superficie del metal limpio y quedan en ellaglóbulos similares a gotas de agua.

El ángulo de contacto de la gota de aceite conel metal varía con la tensión interfacial del acei-te. A medida que este ángulo se hace másagudo y se aproxima a cero, el aceite se ex-tiende más ampliamente, mojándose la super-ficie más eficientemente.



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

El proceso de formación de la viruta se iniciacuando el metal que se encuentra inmediata-mente delante de la punta de la herramienta essometido a elevada tensión, se distorsiona yeventualmente se corta en partículas. La cargasobre la herramienta es más alta en la puntade la misma, y operando con aceros de altaresistencia a la tracción ésta no puede ser so-portada por el aceite; por lo tanto, la viruta tien-de a soldarse sobre la herramienta formando la“falsa cuchilla”, y este fenómeno debe ser con-trolado por el uso de aditivos de extrema pre-sión.

El uso de aceites de extrema presión apropia-dos controlará este defecto y mejorará el aca-bado de la pieza y la vida de la herramienta.Estos tipos de aceites contienen aditivos es-peciales que actúan sobre la superficie altamen-te cargada para formar películas submicroscópicasde un lubricante sólido que limita la soldadura

de la viruta.

Los lubricantes de extrema presión se clasifi-can como “activos” e “inactivos”, según 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 más severas. No obstante, hay ciertosaceites Shell que se usan en las condicionesmás severas y son formulados de tal maneraque pueden utilizarse en el mecanizado demetales amarillos.

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



Mientras la bola superior gira, la carga aplicadaincide inicialmente en áreas muy pequeñas. Deesta manera se forman huellas de desgastedonde las bolas se encuentran, haciendo quelas áreas 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 presión, este no es el único criteriopara evaluar la calidad de un aceite de corte.

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

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

Acción anticorrosiva sobre la máqui-na y la pieza a mecanizarHa sido demostrado el valor de los aditivos deextrema presión, y que estos reaccionan encierto grado con la superficie del metal. Si sondemasiado activos o resultan activos a baja tem-peratura, la reacción puede llegar a producircorrosión. Por ejemplo, el azufre libre puedeatacar los metales amarillos y dañar al broncey otras aleaciones no ferrosas de cojinetes demáquinas herramientas.



Los agentes E.P. (azufre, cloro, fósforo, etc.)deben estar presentes de tal forma que única-mente se vuelvan activos a las altas temperatu-ras que se alcanzan en los puntos donde lapresión es más elevada por la acción de corte.

Para establecer el efecto de la acción corrosivasobre las partes de metal amarillo, de la má-quina o pieza trabajada, se utiliza el ensayo"corrosión lámina de cobre". En este test, unalámina 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 lámina 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 lámina perma-nece brillante y libre de manchas.

Tendencia a la formación de humosA altas velocidades de corte, en materiales degran tenacidad, se generan muy altas tempe-raturas. A menos que la herramienta de cortesea cuidadosamente diseñada y el flujo del re-frigerante suficiente, el humo es inevitable de-bido a la descomposición y volatilización 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. Aúnen estas condiciones puede hacerse muchopara reducir el humo mediante una seleccióncuidadosa del aceite base, incorporando agen-

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

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



Sección TresSUPERLUBRICANTES SHELL PARA

EL MECANIZADO DE METALES

ACEITES EMULSIONABLES

SHELL BRUMOL SPShell 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 desempeño.

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

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

- Pulido de metales, excepto acero inoxidable, aleaciones resistentes al calor, terrajado y roscado de aleaciones no ferrosas.

- En la industria del concreto es utilizado como desmoldante para lograr dar el acabado requerido a la formaleta y proteger los moldes.

Estos aceites se encuentran libres de cloro,nitrito y fenoles, lo que permite una operaciónmás segura, previene irritaciones de la piel y laformación de olores molestos.

Además, tiene incorporados biocidas de altoespectro que previenen la formación demicroorganismos que degradan el aceite.

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

SHELL DROMUS BLos 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 emulsión estable que satisfará losrequerimientos de diversas operaciones demecanizado.

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

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



Se usa normalmente en las operaciones de ta-ladrado, fresado, torneado, corte en frío y bruñi-do de la mayoría 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 laminación decobre en caliente se emplea en concentracio-nes al 2% y en frío al 6%.

Otra de sus aplicaciones es como inhibidor decorrosión en sistemas hidráulicos con agua, oen sistemas de refrigeración de motores. Suconcentración puede oscilar entre el 1 y el 5%.

ACEITES PUROS

SHELL MACRON BLos superlubricantes Shell Macron son aceitestransparentes de extrema presión moderada.Se fabrican a partir de la mezcla de aceitesminerales altamente refinados, con aceitesgrasos sulfurizados cuidadosamente seleccio-nados, que los hace útiles para el mecanizadode aceros de resistencia media (de bajo por-centaje de carbono), especialmente cuando setrabaja con máquinas herramientas automáti-cas.

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

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

SHELL GARIA CSon aceites de mecanizado, transparentes, deltipo extrema presión activos. Shell Garia C estáconstituido por una mezcla de aceites minera-les altamente refinados con aditivos especia-les que les confieren excelentes cualidadeslubricantes bajo las condiciones de trabajo másseveras.

Por la calidad de los componentes empleadostienen un olor muy suave, son estables y nose oxidan. Así mismo, reducen a un mínimo suactividad hacia los componentes metálicosamarillos de las máquinas herramientas.

Shell Garia C es un aceite multifuncional.

Su economía y versatilidad lo hace ser el másusado de la familia Shell Garia Oils.

Sus aplicaciones típicas incluyen:

- Mecanización automática de aceros aleados (50/70 tons uts, 80/110 Kp/mm2), aceros inoxidables y aleaciones resistentes al calor.

- Fresado de engranajes de acero (20/50 tons uts, 30/80 Kp/mm2) y aceros aleados (50/70



tons uts, 80/110 Kp/mm2).

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

- Brochado de acero (20/50 tons uts, 30/80 Kp/mm2).



Sección CuatroSELECCION DEL ACEITE DE CORTE

En el cuadro siguiente se encuentran las reco-mendaciones generales para la correcta elec-ción de aceites para el mecanizado de meta-les.



30 a 50Shell Garia C oShell Garia D

Shell Garia C oShell Garia D



Shell Garia C

Shell Macron 32

Shell Garia C

Shell Macron B oShell Brumol SP

Shell Garia C oShell Brumol SP



Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Operaciones de maquinado

Operaciones muy severas(p.e. brochado)

Roscado(con macho o terraja)

Roscado(laminado)

Fresado de engranajes

Rectificado de roscas

Operaciones automáticas

Agujereado y alesado profundo

Escariado

Agujereado

Fresado

Torneado

Serruchado en frío

Cepillado y limado

Rectificado

Tenaces

Shell Macron 32

Shell Macron 32

Shell Macron 32

Shell Macron 32

Shell Macron 32

Shell Macron 32 oShell Macron B






Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

20 a 30Shell Garia C

Shell Garia C oShell Macron 32



Shell Garia C





Shell Brumol SP


Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

50 a 80Shell Garia D




Shell Garia C

Shell Garia C

Shell Garia C


Shell Garia C




Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Inoxidables;alta

resistenciacalor, etc.

-----

Shell Garia D

Shell Garia D

Shell Garia D

Shell Garia D


-----

Shell Garia D

Shell Garia D




Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Fácilmentemaquinables

Shell Macron B

Shell Macron B

Shell Macron B

Shell Macron B

Shell Macron B




Shell Brumol SP oShell Macron B

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Shell Brumol SP

Resistencia a la tracción (Ton. cortas /Pulg2)

Metales no ferrosos Aceros

1. Shell Macron 32 y Shell Garia D son producidos bajo pedido o importación.2. Shell Dromus B puede ser empleado en las mismas operaciones en que se utiliza Shell Brumol SP.

10 Tutor Lubricacion Shell Mecanizado de Metales

Documents

Transcript of 10 Tutor Lubricacion Shell Mecanizado de Metales