Fabricación ecológica:beneficios duraderos para el medio ambiente y la tienda

“Fabricación ecológica” se ha convertido en una frase común utilizada por muchos en la industria más grande de Estados Unidos. Goodwin College lo define como “la renovación de los procesos de producción y el establecimiento de operaciones respetuosas con el medio ambiente en el campo de la fabricación”. Tomarse el tiempo para repensar los procesos obsoletos puede ahorrarle tiempo, dinero y ayudarlo a construir su reputación como una empresa de vanguardia. El establecimiento de procesos de mecanizado ecológicos es un gran salto en la dirección correcta para crear un negocio ecológico.

Green Manufacturing es el siguiente paso lógico para la industria.

Cómo comenzar con la fabricación ecológica

El primer paso que debe dar en su marcha hacia un taller de maquinaria más sostenible y una fabricación ecológica es una evaluación del impacto ambiental de sus instalaciones. El método más común para la evaluación del impacto ambiental del proceso de fabricación es la Evaluación del Ciclo de Vida o LCA. ISO 14040 define LCA como la compilación y evaluación de las entradas, salidas y los impactos ambientales potenciales de un sistema de productos a lo largo de su ciclo de vida.

4 preguntas que debe hacerse:

1. Definición y alcance de la meta:¿qué estoy tratando de lograr en esta investigación?
2. Análisis de inventario:¿Cuáles son las entradas cuantificadas (energía, agua, materiales, etc.) y las salidas (emisiones al aire, aguas residuales)?
3. Evaluación de impacto:¿cómo afectan estas cosas al medio ambiente?
4. Interpretación:¿Qué puedo cambiar para que mis procesos sean más eficientes y ecológicos?

Hay bases de datos disponibles para ayudar con el análisis de inventario. Estas bases de datos recopilan información como la velocidad de avance, la velocidad de corte, el diámetro de la herramienta, el tiempo de corte, las propiedades del refrigerante y luego calculan todo el material y las entradas y salidas de energía.

Comprender el impacto de los fluidos de corte

Es muy probable que los fluidos de corte sean el contaminante número uno en su taller de maquinaria, y se interponen en su camino para lograr una fabricación ecológica. Según Modern Manufacturing Processes, los fabricantes norteamericanos consumieron más de 2 mil millones de galones en 2002, y el mercado de fluidos para trabajar metales no ha hecho más que crecer desde entonces. Los fluidos de corte tienen una serie de beneficios para el proceso de mecanizado, principalmente relacionados con el enfriamiento de la región de corte, la lubricación y la evacuación de virutas.

Contaminantes

Sacar el máximo provecho de su refrigerante es un factor clave de rentabilidad en cualquier taller de maquinaria. Por lo tanto, uno de los mayores problemas que probablemente enfrentará, o que enfrenta actualmente, es el deterioro del rendimiento del fluido de corte debido a los contaminantes. Los tipos más comunes de contaminantes incluyen:

1. Aceites libres (aceite vagabundo o de sumidero):líquido que lubrica los engranajes y el equipo de la máquina CNC que se filtra en el fluido de corte
2. Partículas gruesas:desechos sólidos, astillas y virutas relativamente más grandes
3. Partículas finas:piezas extremadamente pequeñas de la pieza de trabajo o de la herramienta de corte que generalmente consisten en metales pesados ​​como cobalto, cadmio, cromo, aluminio y plomo
4. Microorganismos:bacterias y hongos que crecen dentro de las paredes y tuberías de la máquina CNC

Las partículas gruesas, como virutas y virutas, generalmente se extraen fácilmente con una cadena en H, cadena y paleta, barra de empuje o un sistema de canal. Las partículas finas son más difíciles ya que requieren separación o filtración en forma de tanques de sedimentación, separadores de espuma, separación centrífuga o separadores magnéticos. El aceite libre también se puede eliminar mediante filtración, pero también se puede eliminar rápida y fácilmente con un skimmer.

El sistema de filtración correcto puede ahorrar dinero a los talleres mecánicos y ayudar al medio ambiente.

Los microorganismos son los más difíciles de eliminar, ya que pueden tener una décima parte del tamaño de las partículas finas. El “olor a lunes por la mañana” es un efecto secundario común de las bacterias anaeróbicas que excretan sulfuro de hidrógeno durante sus procesos metabólicos. Estos organismos son una de las razones principales por las que se debe drenar y cambiar el refrigerante de una máquina cada pocos meses. Los avances tecnológicos de las últimas décadas han hecho posible que los sistemas de microfiltración por membrana separen la biomasa y el aceite de los fluidos refrigerantes. Con este tipo de sistemas, los operadores ya no tendrán que usar biocidas problemáticos, ya que tienen efectos perjudiciales para la salud tanto del medio ambiente como de los empleados. Sin embargo, es importante tener en cuenta que la mayoría de los microorganismos no crecen en el fluido de corte sino en las paredes/tuberías de la máquina o están enterrados en los residuos de virutas en el fondo del tanque.

Algunas formas de reducir la acumulación de microorganismos en su tienda incluyen:

• Mantener las máquinas limpias:los lodos, las virutas y las virutas pueden ser un caldo de cultivo para las bacterias
• Reducir la contaminación orgánica:saliva, sudor, jugo de tabaco y materia orgánica son una fuente de alimento para los microorganismos
• Reducir la cantidad de aceite residual:esto también puede ser una fuente de alimento

Una pila sucia de chips donde las bacterias crecerán y apestarán tu máquina.

Tipos de fluidos de corte

Un buen fluido de corte debe tener un alto punto de inflamación, buena adhesividad, alta estabilidad térmica y alta estabilidad oxidativa. Es necesario un alto punto de inflamación ya que el fluido no debe incendiarse a altas temperaturas (la gasolina tiene un bajo punto de inflamación). La buena adhesividad permite que el fluido se adhiera a la superficie de la pieza de trabajo. Esto crea una capa entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo, lo que ayuda a separarlas y, por lo tanto, reduce la fricción. Mayores cantidades de fricción conducen a una mayor fuerza de corte, lo que conduce a temperaturas de corte más altas.

Las altas temperaturas de corte son problemáticas, ya que esto hace que la herramienta de corte se desgaste más rápido y también puede hacer que la pieza de trabajo se endurezca. Una alta estabilidad térmica significa que a altas temperaturas, el fluido debe tener una baja viscosidad (un ejemplo de un fluido con alta viscosidad sería la miel a temperatura ambiente). Una viscosidad más baja en la región de corte permite una menor cantidad de fricción y, por lo tanto, una menor cantidad de calor y fuerza de corte. La estabilidad oxidativa de un fluido de corte decide en última instancia cuánto tiempo se puede usar ese fluido de corte. Después de un tiempo, el aceite comienza a oxidarse, lo que hace que aumente su viscosidad y la cantidad de depósitos de lodo.

Cantidades excesivas de refrigerantes pueden significar una cantidad excesiva de desperdicio.

A los efectos de este artículo, los fluidos de corte se clasificarán en dos grandes categorías:biodegradables y no biodegradables.

Refrigerantes no biodegradables

Los refrigerantes no biodegradables son a base de petróleo. Tienen alta toxicidad humana y ecológica, lo que se traduce en riesgos para la salud ocupacional. También tienen procesos de eliminación complicados.

Refrigerantes biodegradables

Los refrigerantes biodegradables son de origen vegetal. Por lo general, se fabrican a partir de vegetales como la soya, el coco y la canola, o plantas no comestibles como el neem, la karanja y la jatrofa. Este factor los convierte en un recurso renovable y menos tóxico para los humanos, así como para el medio ambiente.

En los últimos años, algunos aceites vegetales modificados han superado a los aceites derivados del petróleo en cuanto a rendimiento en cuanto a acabado superficial, supresión de calor y lubricación. Un estudio, publicado en Science Direct, centrado en el torneado de acero inoxidable 304, reveló que el aceite de coco con un aditivo de ácido bórico era significativamente mejor para combatir el desgaste del flanco de la herramienta y la rugosidad de la superficie en comparación con otros dos fluidos de corte. Esto se debió a la alta estabilidad térmica de las soluciones a base de vegetales.

Otro estudio, publicado en IOP Science, encontró que una combinación de aceite de neem y karanja era superior a SAE 20W40 (aceite a base de petróleo) en lo que respecta a la lubricación al perforar acero dulce. Los resultados mostraron que la solución de aceite en base vegetal redujo la fuerza de corte de la operación debido a su mayor viscosidad y adhesividad. En última instancia, esto condujo a un mejor acabado superficial de la pieza.

Resumen de los cambios rentables de refrigerante que puede realizar

• Reduzca la acumulación de microorganismos en sus máquinas manteniéndolas limpias y reduciendo la cantidad de contaminación exterior
• Instalar un sistema de microfiltración por membrana
• Cambie a un fluido de corte más eficiente y biodegradable

El impacto positivo del mecanizado verde del mecanizado en seco

El mecanizado en seco debe utilizarse siempre que se presente la oportunidad, ya que se eliminan los costos y los problemas ambientales asociados con la obtención, el manejo y la eliminación de fluidos de corte. Otro beneficio del mecanizado en seco es la ausencia de choque térmico. Cuando el cortador sale del corte pero el refrigerante sigue chorreando, la gran fluctuación de temperatura (choque térmico) hará que el borde de corte se descomponga más rápido que si funcionara caliente todo el tiempo. El mecanizado en seco es más frecuente en operaciones de mecanizado con cortes interrumpidos o cuando se cortan aceros endurecidos. Es especialmente popular en operaciones de fresado con altas velocidades y avances. Cortar con altos parámetros de funcionamiento permite que la mayor parte del calor se disperse en las virutas en lugar de en la pieza de trabajo. Este también es el caso cuando se mecanizan aceros templados.

Herramientas ideales para mecanizado en seco

La herramienta de corte ideal debería ser más resistente al calor y menos generadora de calor. El carburo es un buen sustrato ya que es extremadamente duro y resistente. Las herramientas recubiertas son la mejor opción para el mecanizado en seco, ya que tienen un aislamiento térmico mejorado y una autolubricación mejorada.

El efecto positivo de la cantidad mínima de lubricación (MQL)

• Reducción significativa del consumo de líquidos
• Líquidos de corte y lubricantes más seguros
• Reducción de los riesgos para la salud de los empleados
• Entorno de taller más limpio
• Mantenimiento reducido

Debido a que se usa una cantidad tan pequeña de fluido en MQL, esto lo convierte en una aplicación perfecta para usar aceites vegetales un poco más caros. Se ha descubierto que MQL es más efectivo en operaciones de aserrado y taladrado.

Los beneficios de la fabricación ecológica

Echar un segundo vistazo a sus operaciones de mecanizado actuales a través de una lente ecologista puede ahorrarle tiempo, dinero y crear un lugar de trabajo menos peligroso para sus empleados. Usando las técnicas anteriores, uno puede aproximarse a la eficiencia del taller y hacer los cambios apropiados para el beneficio de las generaciones actuales y futuras.