Fluido de usinagem MMA - lcsimei.files.wordpress.com · operações de usinagem, sofrem reações de oxidação e polimerização, formando uma mistura complexa de compostos orgânicos

30/9/2008 Eng. Química Maria Julieta Espindola Biermann 1

GESTÃO DE

FLUIDOS DE USINAGEM

MARIA JULIETA ESPINDOLA BIERMANN [email protected]

Cel (51) 9982 6006


FLUIDOS DE USINAGEM

APLICAÇÕES

RISCOS OCUPACIONAIS

RISCOS AMBIENTAIS

PmaisLAPLICADA

GERENCIAMENTO DE RESÍDUOS

OBJETIVO


CONCEITOFluido de Usinagem ou

Fluido de Corte é um material composto, na maioria das vezes, líquido, que deve ser capaz de:refrigerar, lubrificar, proteger contra a oxidação e limpar a região da usinagem.


Fluidos de Usinagem


APLICAÇÕESdo Fluido de Usinagem

Dois fatores;

• 1. Geração excessiva e/ou redução ineficiente de calor pelo sistema ferramenta cavaco peça

• 2. Ocorrência de esforço elevado ( atrito)


APLICAÇÕESdo Fluido de Corte


Efeitos da temperatura no processo de usinagem

• Desgaste acelerado da ferramenta

• Dano térmico à estrutura da peça usinada

• Distorção devido à dilatação térmica


Fluido de Usinagem como REFRIGERANTE

Para que o fluido de usinagem reduza o calor de forma eficiente, ele deve possuir;

• Baixa Viscosidade

• “Molhabilidade”

• Alto calor específico e baixa condutividade térmica


Fluido de usinagem como Lubrificante

• Atua reduzindo o atrito entre ferramenta cavaco peça

•Redução de esforços

•Redução de atrito.

Características de um bom lubrificante;

Resistir a altas pressões e temperaturas

Possuir boas propriedades antifricção e antisoldantes

Possuir viscosidade adequada – baixa o suficiente para que o fluido chegue a zona a ser lubrificada e alta o bastante para permitir boa aderência


Como refrigerante ele atua:

• Sobre a ferramenta - evita que ela atinja temperaturas muito altas e perca suas características de corte.

• Sobre a peça - evita deformações causadas pelo calor.

• Sobre o cavaco - reduz a força necessária para que seja cortado.


Como lubrificante

• Facilita o deslizamento dos cavacos sobre a ferramenta e diminui o atrito entre a peça e a ferramenta.

• Reduz o coeficiente de atrito na região de contato ferramenta-cavaco melhorando o rendimento da máquina.


Como protetor contra oxidação

• Protege a peça, a ferramenta e o cavaco, contribuindo para o bom acabamento e aspecto final do trabalho.


Ação de limpeza

• Como conseqüência da aplicação do fluido de corte em forma de jato, cuja pressão afasta as aparas deixando limpa a zona de corte e facilitando o controle visual da qualidade do trabalho


GESTÃO DE FLUIDOS DE USINAGEM

PROCESSO DE USINAGEM

ENTRADAS SAIDAS

PRODUTO


CLASSIFICAÇÃOFLUIDOS DE USINAGEM


1. Fluidos integrais, isentos de água:

Óleos integrais isentos de água cuja base pode ser:

• a) mineral (óleos de petróleo de base parafínica ou naftênica);

• b) sintética (ésteres, diésteres);• c) vegetal (canola) ou ainda • d) mistos misturados para dar maior compatibilidade

aos aditivos.Vantagens;• Não são corrosivos • Longa duração se mantido limpos


2. Fluidos à base de água: emulsões e soluções

• São compostos aquosos;a)Emulsões de óleo em água• Basicamente compostos de água e óleo. A quantidade de óleo varia

com o tipo de fluido necessárioCaracterísticas;• Alto poder refrigerante• Alto poder umectanteComparando com a água• Menor ação corrosiva• Melhor ação lubrificante

VANTAGENS: Esses fluidos são geralmente utilizados em operações de alta velocidade, devido à grande capacidade refrigerante que possuem.


2. Fluidos à base de água: emulsões e soluções

b) Soluções químicas verdadeiras - SoluçõesCaracterísticas;• não absorver os óleos contaminantes que vazam das

máquinas (são insolúveis)• possuir excepcional resistência biológica


Aditivos dos fluidos de usinagem e suas funções

• Os aditivos melhoram as propriedades inerentes aos fluidos ou lhes atribuem novas características.

Em geral, se enquadram em duas classes:1. aqueles que afetam uma propriedade físicaex. viscosidade2. aqueles cujo efeito é puramente químico ex.

anticorrosivos, antioxidantes

ENTRADA ADITIVO


FUNÇÃO DOS ADITIVOS

ADITIVOS FUNÇÃO

AntioxidantesProteger os fluidos de usinagem frente à ação agressiva da atmosfera

Emulsionantes Estabilizar a emulsãoInibidores da corrosão Proteger a peça e a ferramenta

BiocidasImpedir o desenvolvimento de microorganismos no fluido

Aditivos de extrema pressão

Formar uma capa intermediária entre duas superfícies metálicas, melhorando a lubrificação e evitando o desgaste


FUNÇÃO DOS ADITIVOS

Umectantes ou estabilizantes Estabilizar o concentrado

Antiespumantes Evitar a formação de espuma

ComplexantesEliminar e previnir a formação de incrustações

Outros Detergentes, dispersantes

ADITIVOS FUNÇÃO


GESTÃO DE FLUIDOS DE USINAGEM

PROCESSO DE USINAGEM

ENTRADAS SAIDAS

PRODUTO USINADO


Fluido de usinagem esgotado

• stress mecânicoDevido às características inerentes ao processo de usinagem, as propriedades dos fluidos vão diminuindo ao mesmo tempo em que aparece uma série de contaminantes que reduzem ainda mais suas propriedades e rendimento.

SAÍDA


Contaminantes comuns

• Óleos externos procedentes de fugas dos circuitos hidráulicos e de engraxe,

• Óleos lubrificantes, • Partículas sólidas metálicas, • Microorganismos, • Restos de panos de limpeza, • Poeiras.


Fluidos Integrais Esgotados

• ao serem submetidos a altas temperaturas nas operações de usinagem, sofrem reações de oxidação e polimerização, formando uma mistura complexa de compostos orgânicos e outros elementos contaminantes resultantes do desgaste dos metais.

Contaminantes comuns; limalhas, cavaco, restos de aditivos como fenóis, compostos de zinco, cloro e fósforo, ácidos orgânicos ou inorgânicos; bem como qualquer outro composto que por qualquer motivo fique misturado com estes óleos.


Emulsões e soluções esgotadas

Além da fadiga térmica e das reações químicas, a perda da qualidade é agravada pela presença de microorganismos que metabolizam os componentes do fluido, modificando sua estrutura química.

A presença de sólidos faz com que aumente ainda mais a proliferação destes microorganismos e, por conseqüência, a degradação do fluido.

Microrganismos freqüentemente encontrados nas emulsões: bactérias, algas e fungos. Podem ser combatidos com bactericidas e fungicidas, em quantidades restritas pois os mesmos têm limitada solubilidade na água.


Riscos ocupacional e ao meio ambiente


Formação de névoas

ferramenta

fluidocalor

peça

particuladosVaporização


Riscos Ocupacionais

• A elevada velocidade de giro atingida pelas máquinas e/ou ferramentas e a pressão de fornecimento de fluido, provocam a formação de névoas ou aerossóis, que se dispersam no ambiente. Tem-se então o risco da inalação dessas partículas, com o efeito nocivo para a saúde do trabalhador.


Riscos Ocupacionais

• Inalação - Irritações das vias respiratórias (pneumonia, fibrose pulmonar e asma).

• Exposição a essa atmosfera podem apresentar tosse e catarro, irritação no nariz e na garganta e dificuldade respiratória.

• Contato pode causar o ressecamento ou irritações da pele (alergias), erupções cutâneas, Ex; o contato rotineiro do abdômen de um trabalhador com a máquina impregnada pelo fluido pode causar uma dermatite, se o tecido da roupa não for impermeável ao fluido.


Riscos Ocupacionais

• Os microorganismos contaminam as emulsões. Dosagens fracas ou adições muito freqüentes de biocidas, formam micróbios resistentes, e a quantidade de biocida precisa ser aumentada por não apresentar mais os mesmos resultados. Entretanto, os biocidas não agem somente sobre os microorganismos nas emulsões. A população natural de bactérias nas mãos dos operadores também é afetada negativamente, deixado de formar a barreira protetora natural da pele. As conseqüências são eczemas e o aparecimento de fungos.


Medidas preventivas à saúde ocupacional

M E D ID A S D O T R AB AL H A D O R M E D ID A S D O E M P R E G AD O R

nunca lava r pa rtes do co rpo com

flu idos de us inagem

in fo rm a r a o s fu n c io n á rio s so b re a s

co n d içõ e s id e a is d e h ig ie n e e se g u ra n ça

n o tra b a lh o

usa r c rem es p ro te to res ap rop riados

nas m ãos e an teb raços, an tes de cada

tu rno de traba lho

fo rn e ce r E P Is (e q u ip a m e n to s d e p ro te çã o

in d iv id u a l) co n fo rm e in s tru çõ e s fo rn e c id a s

p e lo fa b rica n te d o f lu id o

ev ita r con ta tos desnecessá rios com os

p rodu tos

não pe rm itir que seus func ioná rios

ope rem m áqu inas com ins ta lações

p recá rias de m anu tenção , ev itando

d issem inação de con tam inan tes



procurar imediatamente os

primeiros socorros quando acontecerem cortes ou arranhões ou qualquer forma de distúrbio na pele

Manter atendimento de emergências

lavar as mãos antes e depois de ir ao banheiro, fazer refeições e ao final da jornada de trabalho

informar aos funcionários sobre as condições ideais de higiene e segurança no trabalho.

separar as roupas de trabalho dos utensílios e vestuário de uso fora do

trabalho

fornecer instalações de lavagem adequadas (higiene pessoal)

M E D ID A S D O T R A B A L H A D O R M E D ID A S D O E M P R E G A D O R



Não utilizar panos ou estopas

contaminadas com fluido para a

limpeza das mãos- cavacos podem

lesionar as mãos

providenciar plataforma isolante e fixa

para o trabalhador frente à máquina;

Evitar contaminação dos reservatórios

dos fluidos

providenciar um plano de manutenção

preventiva para cada máquina

Nunca usar os compartimentos com

fluido como local de descarte - tal

como toco de cigarro, casca de frutas

manter o ambiente físico da empresa

sempre limpo

Não retirar cavacos das máquinas com

as mãos ainda que estejam protegidas

com luvas. Para fazê-lo se empregar

ferramentas com cabo

proteger todas as máquinas, para

evitar desperdícios de fluido e

problemas aos operadores

MEDIDAS DO TRABALHADOR

MEDIDAS DO EMPREGADOR


Efeitos nocivos do fluido de usinagem ao meio ambiente


Riscos Ambientais

• O óleo integral não é biodegradável. • As emulsões e fluidos sintéticos possuem

uma gama diversificada de produtos químicos em sua composição de difícil tratamento e que, se lançados nos recursos hídricos ou no solo, podem provocar danos ao ecossistema e àpopulação.


Riscos Ambientais

• Comprometimento do ar em decorrência dos aerossóis e dos vapores gerados pelo contato com superfícies quentes das peças e ferramentas empregadas.

• O dano potencial, nesse sentido, varia em função das propriedades físico-químicas do fluido de usinagem (pressão e aquecimento, por exemplo), da velocidade de rotação das peças trabalhadas e do aquecimento das superfícies.


Riscos Ambientais

• ÁGUA - Os fluidos de usinagem esgotados se forem despejados na rede pública ou diretamente em um corpo hídrico, retiram da água o oxigênio dissolvido necessário àmanutenção da vida aquática e podem causar mortandade à vida aquática.

• Toxicidade elevada, devido às substâncias químicas presentes em sua composição e a outras substâncias e compostos que se formam durante o uso.


Riscos Ambientais• Os fluidos oleosos possuem ainda o

agravante de dificultar o intercâmbio de oxigênio com a atmosfera


Tipos de poluentes originados nas operações de usinagem de metais






Causas e origens dos problemas ambientais associados ao uso de fluidos

de usinagem



de usinagem



de usinagem


Gerenciamento do Fluido de Usinagem Esgotado

TRANSPORTE DO FLUIDO DE USINAGEM ESGOTADO

• Os fluidos de uso industrial podem ser perigosos durante o transporte, pelo risco de acidente com prejuízo ao meio ambiente. Para reduzir os efeitos de acidentes ambientais existe legislação que determina a capacitação da transportadora e do transportador para realizar este transporte com segurança .


Transporte TERRESTRE

• Portaria MT 204/97 - regulamentada • RESOLUÇÃO ANTT N.º 420, de 12 de fevereiro de

2004 - aprova as Instruções Complementares ao Regulamento do Transporte Terrestre de Produtos Perigosos.

• A responsabilidade pela classificação do produto perigoso para o transporte, deve ser feita pelo seu fabricante ou expedidor, orientado pelo fabricante, tomando como base as características físico-químicas do produto.


Empresas coletoras

• O transporte de fluidos esgotados é uma atividade com potencial de risco e somente poderá ser realizada por empresa devidamente licenciada para este fim.


Fluido de usinagem integralOs fluidos de usinagem integrais, quando mantidos

livres de contaminantes, podem ser usados indefinidamente. Porém, o acúmulo de contaminação provoca a deterioração dos aditivos e das propriedades dos fluidos integrais, contribuindo para abreviar a vida útil. Em geral, nas reciclagens dos fluidos integrais retiram-se os contaminantes e substitui-se algum aditivo que foi degradado e o fluido recuperado pode então voltar a ser utilizado.

Quando não for viável a reciclagem ou a reutilização, o fluido deve ser enviado para rerrefino. CONAMA 362/2005


Emulsões e soluções

Os fluidos sintéticos (soluções) esgotados não são tratáveis por métodos convencionais pois não são biodegradáveis.

No entanto, estes fluidos se esgotam principalmente devido à contaminação por óleos, transformando a solução original em emulsão, cuja fase oleosa pode ser separada e reciclada.


TRATAMENTO DE RESÍDUOS

Rerrefino


Disposição final • Mesmo após a implantação de todas as

medidas preventivas, restará, ainda, uma parte do fluido esgotado que deverá ser eliminada mediante procedimentos que reduzam qualquer impacto negativo sobre o meio ambiente. Cabe ao gerador garantir o correto armazenamento deste fluido residual, armazenando em tambores ou pequenos depósitos, convenientemente etiquetados, até o momento de sua retirada, de maneira que não ocorra a mistura com restos de óleos usados ou outros tipos de produtos.


Valorização e destinação dos resíduos de usinagem de

metais



metais



metais


GERENCIAMENTO DOS RESÍDUOS

FLUIDOSESGOTADOS

CAVACOS

CONTAMINADOS


PmaisL

• Aplicação contínua de uma estratégia ambiental preventiva e é aplicável aos processos de usinagem, conciliando a atividade econômica com a preservação ambiental.

Os caminhos que direcionam o processo de usinagem à PmaisL são basicamente dois:• aumento da vida dos fluidos de usinagem • introdução de novas tecnologias (que não utilizam ou utilizam pouco fluido).


PmaisL

• O aumento da vida útil dos fluidos é a medida mais eficaz para reduzir a geração de resíduos.

• Para isso, existem medidas que podem ser adotadas


PmaisL PmaisL -- FLUXOGRAMA QUALITATIVOFLUXOGRAMA QUALITATIVO

Matérias-Primas

Água

Produtos Auxiliares

Energia

EfluentesSubstâncias

Resíduos Sólidos

EmissõesCalor Residual

Etapa 1

Etapa 2

Etapa 3

Produtos

ENTRADAS SAÍDAS

Processo Produtivo

ME

TOD

OLO

GIA

Produtos usinados


BALANÇO DE MASSA - PmaisL

PRIORIZAR OS PROCESSOS DE MAIOR IMPACTO

ENTRADAS

QUANTO?

SAIDAS

QUANTO?

PRODUTO


ESTUDO VIABILIDADE

RESULTADODEPOISANTESINVESTIMENTOOPORTUNIDADE DE

MELHORIA

CUSTOAVALIAÇAO

FINANCEIRA

RESULTADODEPOISANTESAVALIAÇAO

AMBIENTAL


PmaisL – Parâmetros de controle

Controle analítico do Fluido de usinagemPARÂMETROS DE CONTROLE• Óleos contaminantes procedentes de fugas de sistemas hidráulicos

e de lubrificação de peças e máquinas.• Partículas sólidas metálicas oriundas do processo (carepas,

limalhas, cavacos)• Resíduos contaminados (panos, plásticos) • Controle da qualidade dos fluidos em geral • Contaminação por microorganismos (bactérias e os fungos) • Arrastes de fluidos de usinagem através dos cavacos• Derrames acidentais


Parâmetros de controle no fluido de usinagem

PARÂMETRO

MEDIDAS

Implantação de plano de manutenção do

sistema

manutenção preventiva e emprego de

juntas ótimas que reduzam fugas

emprego do mesmo óleo base para a

formulação de fluidos de usinagem,

sistemas hidráulicos e engraxe

contaminantes

entes de fugas de

as hidráulicos e de

ação de peças e máquinas instalação de decantadores ou centrífugas

para a separação dos óleos

contaminantes

Óleos contaminantes de fugas de sistemas hidráulicos



P A R Â M E T R O M E D ID A S

Instalação de sistema de filtração eficiente - filtros

de não-tecido de polipropileno (no-woven), de

papel, peneiras

Decantação

Centrífugas

Partículas sólidas

metálicas oriundas do

processo

(carepas, limalhas,

cavacos)Separadores magnéticos

Resíduos contaminados

(panos, plásticos)

Capacitação dos funcionários



pH deve manter-se alcalino (conforme orientação do

fornecedor)

óleos estranhos: é necessário detectá-los para evitar

um aumento na velocidade de degradação do fluido

teste de corrosão: permite valorizar o poder corrosivo

do fluido

cloretos: este ensaio controla a corrosão e instabilidade

da emulsão

e da qualidade dos

em geral

sólidos em suspensão: controla o nível de sólidos para

proteger a ferramenta e não interferir no acabamento

da peça

Controle da qualidade

PARÂM ETRO M EDIDAS


pH

Estabilidade microbiologica



Dureza - um certo grau de dureza evita a formação

de espumas. Uma água com uma dureza muito alta

pode desestabilizar a emulsão

Sais dissolvidos - controle de sulfatos e cloretos

Sólidos - devem ser menores que 500 mg/L

Microorganismos - para evitar a proliferação de

fungos e bactérias, não devem exceder a 10/mL

Parâmetros de

controle dos

fluidos aquosos Água de reposição - água deionizada para evitar a

contínua acumulação de íons de cálcio, cloretos,

nitratos e metais pesados, que incidem

negativamente na estabilidade dos fluidos.

Utilização de água com baixo grau de dureza

PARÂMETRO MEDIDAS



limpeza geral e a utilização de biocidas

Sistema eficiente de filtragem

Aeração do fluido utilizado

contaminação por

microorganismos (bactérias

e os fungos) Controle da temperatura externa

Otimizar as dimensões da peça a ser usinada para

que a quantidade de material a ser retirada seja

mínima arrastes de fluidos de

usinagem Implantar sistema de drenagem de fluido aderido

nos cavacos

PARÂM ETRO M EDIDAS



Plano Informativo para operadores de máquinas de

usinagem

Formação de pessoal

Conscientização através de palestras e cursos Derrames Derramamentos e respingos produzidos no

processo de mecanizado podem ser eliminados

mediante instalação de uma tela protetora

PARÂMETRO MEDIDAS


PmaisL

Recirculação do Fluido• A recirculação adequada prolonga a vida útil

dos fluidos de usinagem. • No caso dos fluidos integrais, facilita a sua

reutilização e, para os fluidos à base de água, reduz as necessidades de descarte e disposição. A recirculação deve ser adequada aos tipos de fluido e às necessidades das operações de usinagem.


PmaisL

• Elementos sólidos podem contaminar o fluido de usinagem, havendo a necessidade de selecionar filtros e sistemas de separação que reduzam a quantidade de substâncias indesejáveis


Recirculação do fluido

• O controle da qualidade da água e a correta limpeza das máquinas são importantes na vida útil do fluido de usinagem.

No concentrado, não há a presença de microorganismos, a contaminação dos fluidos se dápor agentes externos. As bactérias se aninham na emulsão, trazidas especialmente pela água de preparação.

A utilização de água isenta de contaminantes e a correta diluição dos concentrados em água contribui para o melhor desempenho dos fluidos de usinagem.


Recirculação do Fluido

• O controle do desgaste dos constituintes pelo arraste do cavaco pode ser realizado pelo monitoramento da concentração. A prevenção do crescimento de microrganismos nas soluções ou emulsões é realizada através do controle do pH do fluido.

• A permanência do pH entre 8,5 e 9,0 dificulta o desenvolvimento das bactérias prejudiciais ao fluido de usinagem.


principais problemas que podem ocorrer durante o controle das condições ideais do

fluido de usinagem no sistema de recirculação

-contato dos fluidos de usinagem com óleos lubrificantes de componentes das máquinas-ferramentas;- sedimentação de limalha e demais impurezas no fundo do sistema;-acúmulo de borras de óleo nas paredes do sistema;- bomba com mal funcionamento;- falta de aeração;- processo ineficiente de limpeza do sistema;-reposição de fluidos de usinagem em sistemas contaminados por bactérias.


Introdução de novas tecnologias

• A introdução de novas tecnologias em operações de usinagem de metais em substituição às tecnologias clássicas pode contribuir para a redução do impacto ambiental causado pelos fluidos esgotados


Introdução de novas tecnologias

• Três fatores devem ser analisados inicialmente para tomada de decisão quanto a aplicação de novas tecnologias em operações de usinagem:

• Tipo de material a ser usinado• Tipo de ferramenta de corte utilizada• Tipo de operação a ser executada


Método de mínima quantidade de fluido MQF

MQF - O método da Mínima Quantidade de Fluido é um estágio que está entre a usinagem com refrigeração e a absolutamente sem refrigeração. Significa que somente uma pequena gota de óleo é lançada na área de corte para produzir um pequeno filme de lubrificante protetivo.


Usinagem a Seco

A usinagem a seco se apresenta como a melhor alternativa para resolver os problemas causados pelos fluidos de corte, porém a usinagem a seco não

consiste em simplesmente interromper a alimentação de fluido de corte de um

determinado processo, mas sim exige uma adaptação compatível de todos os fatores

influentes neste processo


Método de usinagem a seco

Pistola Automática de ArProduz um jato constante de ar para a ferramenta de corte que afasta os cavacos durante a usinagem a seco.

A pistola de ar pode ser programada para funcionar durante a rotação do fuso ou no final de um ciclo.


Substituição do Processo

• Para os casos em que um determinado processo não permita o emprego das alternativas anteriores, uma solução extrema é substituir o processo em questão por um ou mais processos alternativos que consigam os mesmos resultados que o processo original.

• Esta solução exige por parte do usuário a disposição para avaliar os processos utilizados e aceitar o risco de tentar novas formas de produção.


OPORTUNIDADES DE MELHORIAS


GESTÃO DE

FLUIDOS DE USINAGEM

MARIA JULIETA ESPINDOLA BIERMANN [email protected]

Cel 51 9982 6006


MONITORAMENTO

• PESQUISA PARA MONITORAMENTO DO PROJETO.

• Recebido pelo e-mail indicado na inscrição.

• Solicita-se o preenchimento e retorno.

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