Fluidi da taglio: le tecnologie di depurazione

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Riuscire a far lavorare la macchina utensile nelle condizioni ideali il più a lungo possibile corrisponde ad un ritorno economico di sicuro interesse, che porta un contributo non trascurabile alla pianificazione della crescita aziendale, sia economica che sostenibile.

 

L’antefatto

Protagonista è la macchina utensile: quando viene installata, tutto è perfettamente pulito e funzionante, con la vasca riempita di lubrorefrigerante nuovo. Immediatamente il fluido inizia ad inquinarsi a causa della presenza dei vari componenti protettivi e dei grassi che proteggono la macchina durante il trasporto.

A questo punto si avvia la produzione, anche solo come fase di test: cosa succede? Si lavora su pezzi che normalmente sono “sporchi“, per la presenza di residui lasciati da precedenti lavorazioni: barre di tondo trafilato generalmente unte e impolverate, pressofusi con residui di sbavatura o sabbiatura, fusioni in ghisa con vernici di protezione, etc. Dunque in macchina entrano un gran numero di inquinanti, di natura completamente diversa. Già dopo un breve periodo, il lubrorefrigerante è compromesso, se la macchina utensile non è dotata di un adeguato sistema di filtrazione, con un apporto di inquinanti che non può che aumentare, dato il legame con le ore di produzione.

Studio di morchie e batteri normalmente presenti nel lubrorefrigerante delle vasche delle macchine utensili (per gentile concessione AMRC – UK).

La realtà produttiva

La varietà e la differenziazione degli inquinanti, che sono non solubili nel fluido da taglio, può essere schematizzata in tre macrofamiglie:
a) prodotti lubrificanti e protettivi (vernici comprese), che vengono utilizzati per produrre o proteggere sia la macchina utensile che i pezzi da lavorare;
b) particelle abrasive e particelle metalliche. Le prime sono depositate sui pezzi come residuo delle lavorazioni precedenti, mentre le seconde si generano durante il processo produttivo. La dimensioni degli inquinanti di questa macrofamiglia è mediamente di 8÷20 µm, anche se, in alcuni casi, si possono avere dimensioni massime di qualche micron se non addirittura meno;
c) colonie di batteri che si formano all’interno del lubrorefrigerante, trovando un habitat favorevole alla loro proliferazione proprio in fluidi sporchi e poco ossigenati.

Data questa realtà, inconfutabile, dovrebbe essere inevitabile chiedersi: “Cosa devo fare per mantenere il fluido il più possibile nelle condizioni iniziali?

 

Le dotazioni classiche….

In linea di massima a corredo della macchina utensile si può trovare una delle seguenti dotazioni:
1. vasca standard con paratie di decantazione o retine grossolane (100÷200 µm), col compito principale di proteggere le pompe dai trucioli più grossolani, un convogliatore di truciolo (dragante o a cerniera) e una o due pompe di rilancio (normalmente in bassa pressione, con portate limitate);
2. sistema di filtrazione aggiuntiva, con carta o cartucce filtranti, che devono esser sostituite o pulite quando sono inquinate. Il grado di filtrazione dipende dalla grana della carta o delle cartucce filtranti e difficilmente si scende al disotto dei 50÷60 µm, per non dover intervenire con sostituzione/pulizia troppo di frequente;
3. sistemi più complessi, con tamburi di pre-filtrazione e successivi passaggi su carta o cartucce che assicurano gradi di filtrazione anche sufficientemente bassi, integrati con sistemi di disoleazione superficiali per ridurre la quantità di olio che tende a stazionare in vasca, sul pelo libero del fluido;

Sistema convenzionale a carta filtrante con parziale rimozione delle particelle.

… e le risposte che forniscono …

Se il mercato offre soluzioni diverse, evidentemente saranno diverse anche le risposte date dai vari sistemi. Infatti nel primo caso la risposta è estremamente limitata, considerando che non è previsto alcun sistema capace di intercettare le particelle più piccole, fonte di abrasione continua sia degli utensili che della macchina, e non si occupa di estrarre gli oli estranei e né di agire contro la formazione dei batteri.

La seconda tipologia migliora sicuramente l’efficacia del sistema verso le particelle più piccole, in relazione al grado di filtrazione che si utilizza, tenendo presente che normalmente sia la carta che le cartucce hanno un grado di filtrazione che oscilla fra cartuccia (o carta) pulita e sporca: si parla quindi di un grado medio di filtrazione, al massimo compreso tra 20 e 50 µm. Un limite importante di questi sistemi è quello di lavorare (ovvero filtrare) solo il liquido destinato alla pompa ad alta pressione, quindi con un’incidenza molto modesta sulla totalità del liquido presente nella vasca della macchina utensile, ottenendo un risultato medio decisamente insoddisfacente. Inoltre questo tipo di sistema non dà comunque risposte utili per qunto riguarda le particelle abrasive e metalliche, né per la proliferazione batterica, offrendo quindi una risposta parziale alle esigenze della lavorazione.

La terza tipologia di sistema, avendo inserito un tamburo di prefiltrazione, che agisce sulla totalità del liquido utilizzato, offre una filtrazione compresa fra 60 e 100 µm, con una azione che semplifica il lavoro alle cartucce che riescono quindi a raggiungere gradi di filtrazione in linea col requisito dei 8÷20 µm medi, ma agendo solo sul liquido destinato all’utilizzo in alta pressione: resta quindi un’azione parziale, con bassa efficacia complessiva. Generalmente in questi ultimi vengono integrati sistemi di disoleazione statici, al fine di rimuovere l’olio solo quando il liquido è fermo; senza è alcuna azione contro i batteri, se non con l’additivazione chimica.

Le risposte dai vari sistemi filtranti valgono sia nel caso di sistemi a bordo macchina che in quello di sistemi centralizzati, dove però il problema della gestione del fluido da taglio si amplifica in relazione alle dimensioni delle vasche e alla proliferazione batterica, data l’impossibilità di tenere opportunamente pulite vasche di grandi dimensioni.

Residui di particelle metalliche sul fondo vasca e habitat ideale per i batteri.

… ma come si risolve il problema?

La domanda ricorrente riguarda il perché vale la pena preoccuparsi di tutti questi aspetti, considerando che più i sisitemi di filtraggio si avvicinano alla reale necessità più si complicano e costano. La chiave sta nel rendimento della macchina utensile e nella sua continuità di funzionamento in condizioni ottimali. È un dato di fatto, sperimentato e sperimentabile in ogni realtà produttiva: dopo la pulizia periodica delle vasche e la sostituzione del refrigerante, il rendimento della macchina e degli utensili migliora, e, fattore non trascurabile, migliora anche l’umore degli addetti che si trovano ad operare in un ambiente più pulito e più sano.

Sul mercato sono disponibili dei sistemi evoluti, applicabili a tutte le macchine utensili, che integrano tutti e tre i processi, non utilizzano consumabili e assicurano un trattamento costante per le tre famiglie di inquinanti, lavorando sulla totalità del refrigerante presente nelle vasche, occupano spazi relativamente ridotti, mantenendo al minimo anche i volumi di liquido in utilizzo per non esaltare i problemi, come avviene nei centralizzati. Questi sistemi, in virtù del processo fisico che si svolge al loro interno, possono altresì ossigenare in maniera corretta il lubrorefrigerante, distruggendo l’habitat ideale per i batteri e abbassando in modo naturale la carica batterica.

Sistema integrato evoluto.

La macchina utensile lancia un messaggio

È importante non permettere che una tradizione culturale o la limitata attitudine di alcuni fornitori verso le problematiche di gestione del lubrorefrigerante porti all’installazione di soluzioni limitate che, nel tempo, si traducono con una perdita di rendimento della macchina utensile con decadimento delle performance di processo.

Il mercato propone varie possibilità che vanno analizzate a fondo, considerando che la convivenza con la macchina utensile deve durare almeno una decina di anni e quindi anche solo migliorare di un punto percentuale il rendimento può fare la differenza, portando ad un interessante vantaggio economico e di posizionamento sul mercato.

di Daniela Tommasi

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