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BOAS PRTICAS AMBIENTAIS NA UTILIZAO DE FLUIDOS DE CORTENOS
PROCESSOS DE USINAGEM
Penha Suely de Castro Gonalves
Dissertao apresentada Faculdadede Engenharia da UNESP Campusde
Bauru, para a obteno do ttulo deMestre em Engenharia Mecnica.
BAURU SP
Agosto 2008
unespUNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
FACULDADE DE ENGENHARIACAMPUS DE BAURU
-
II
BOAS PRTICAS AMBIENTAIS NA UTILIZAO DE FLUIDOS DE CORTENOS
PROCESSOS DE USINAGEM
Penha Suely de Castro Gonalves
Orientador: Prof. Dr. Eduardo Carlos Bianchi
Dissertao apresentada Faculdadede Engenharia da UNESP Campusde
Bauru, para a obteno do ttulo deMestre em Engenharia Mecnica.
BAURU SP
Agosto 2008
unespUNIVERSIDADE ESTADUAL PAULISTA
FACULDADE DE ENGENHARIACAMPUS DE BAURU
-
III
DEDICATRIA
Dedico este trabalho aos meus amados filhos Carlos Augusto e
Ulysses, pela
pacincia e compreenso nas horas de ausncia dedicada a este
estudo; ao meu
marido Carlos Antnio, amor da minha vida, pelo incentivo para eu
poder trilhar o
rduo caminho da realizao de um sonho e, especialmente, minha
querida e
sbia mezinha Djanira, que desconhecendo o significado das
letras, desde cedo
me fez ver o valor do conhecimento adquirido por meio dos
estudos. A todos eles,
por todo amor e carinho que sempre me dedicaram.
-
IV
AGRADECIMENTOS
Agradeo a DEUS pela vida, pela espiritualidade que me fortalece
em todos
os momentos e por me dar foras para realizar este trabalho.
Agradeo ao meu orientador Prof. Dr. Eduardo Carlos Bianchi que
me
ofereceu a oportunidade para a realizao deste trabalho. Graas
sua permanente
confiana, orientao e amizade foram possveis os passos que me
levaram a
encontrar o meu caminho de pesquisa e concluir esta dissertao de
mestrado.
Agradeo Co-orientador Prof. Dr. Paulo Roberto de Aguiar pela
clareza de
suas aulas e percepo do valor do aluno diante de suas
dificuldades.
Agradeo Prof. Dr. Joo Cndido que por meio de suas aulas
esclarecedoras
me ajudou a dar os primeiros passos para trilhar a difcil arte
de pesquisar.
Agradeo Prof. Dr. Yukio pela dedicao e maestria nas aulas
ministradas e
pelas palavras de incentivo ao longo do curso.
Agradeo aos Mestres do Curso de Ps-Graduao em Engenharia
Mecnica
que compartilharam suas experincias e conhecimentos e
contriburam para a minha
aprendizagem e crescimento profissional e pessoal.
Agradeo aos professores e funcionrios do Programa de Ps-Graduao
em
Engenharia Mecnica.
Agradeo aos colegas de classe, pelo bom humor, companheirismo
e
cordialidade ao longo do curso.
Agradeo, especialmente, s funcionrias da Biblioteca da UNESP
pela
ateno e cordialidade no atendimento e orientao para utilizao do
Banco de
Dados, atitudes fundamentais para a realizao deste trabalho.
Agradeo Universidade Estadual Paulista UNESP, em especial ao
programa de Ps-graduao em Engenharia Mecnica da Faculdade de
Engenharia
de Bauru, pela oportunidade de ingressar como aluna especial e
ser aceita para
cursar este Mestrado.
Agradeo aos lderes da Empresa SPAIPA S/A Indstria Brasileira
de
Bebidas, por incentivarem seus colaboradores a buscar
desenvolvimento profissional
e pessoal.
-
VAgradeo, especialmente e sempre, minha famlia pelo amor
incondicional,
pela pacincia nas horas de ausncia dedicada a este estudo, por
me compreender
e motivar na busca de minhas realizaes e por ser a razo de meus
atos, de meus
desejos, de minha vida.
A todas as demais pessoas que de alguma forma contriburam para
a
concretizao deste trabalho.
-
VI
EPGRAFE
"A cada dia, a natureza produz o suficiente para suprir nossas
carncias. Se
cada um tomasse a poro que lhe fosse necessria, no haveria
pobreza, guerras,
e no mundo todo ningum mais morreria de inanio.
Gandhi
-
VII
SUMRIO
DEDICATRIA
..........................................................................................................III
AGRADECIMENTOS................................................................................................
IV
EPGRAFE................................................................................................................
VI
LISTA DE
FIGURAS..................................................................................................
X
LISTA DE TABELAS
................................................................................................
XI
LISTA DE ABREVIATURAS E SMBOLOS
............................................................
XII
RESUMO.................................................................................................................
XIII
ABSTRACT.............................................................................................................XIV
1.
INTRODUO.....................................................................................................11.1
Objetivo..............................................................................................................31.2
Estrutura do trabalho
.........................................................................................4
2. OS FLUIDOS DE
CORTE.......................................................................................52.1
Definies dos fluidos de corte
..........................................................................52.2
Principais funes dos fluidos de
corte..............................................................62.3
Tipos de fluidos de corte, suas caractersticas e propriedades
.........................82.3.1 Fluidos de corte puros ou integrais
...............................................................122.3.1.1
leo mineral puro
......................................................................................132.3.1.2
leo graxo
.................................................................................................142.3.1.3
Misturas de leo mineral e leo graxo
.......................................................152.3.2
Fluidos solveis em gua
.............................................................................182.3.2.1
leos Emulsificveis ou Emulses
............................................................202.3.2.2
Fluidos qumicos ou sintticos
...................................................................222.3.2.3
Fluidos
semi-sintticos...............................................................................252.3.3
Gases como fludos de corte
........................................................................262.3.4
Pasta e lubrificantes slidos
.........................................................................272.3.5
Fluidos de corte biodegradveis
...................................................................282.4
Aspectos que influenciam a vida til dos fluidos de corte
................................292.4.1 Aspectos tecnolgicos na
utilizao dos fluidos de corte .............................292.4.2
Mtodos de manuseio e perdas no processo
...............................................312.4.3 Influncia da
qualidade da gua
...................................................................312.4.5
Influncia da concentrao da soluo e da variao do
pH........................332.4.6 Influncia da degradao
microbiolgica......................................................342.4.7
Contaminantes inerentes ao processo e de origem
externa.........................36
-
VIII
3. A LEGISLAO AMBIENTAL, OS FLUIDOS DE CORTE E SUASINTEIRAES COM
O MEIO AMBIENTE.
..............................................................38
3.1 A crise ambiental e os fluidos de corte
............................................................383.2
Os resduos e a poluio
ambiental.................................................................413.3
O Processo de conscientizao ambiental
......................................................433.3.1
Principais Conferncias Internacionais sobre o Meio Ambiente
...................433.3.2 A Conveno sobre Controle de Movimentos
Transfronterios de ResduosPerigosos A Conveno da Basilia 1989
........................................................443.3.3 A
Agenda 21, os conceitos de tecnologias limpas e a poltica dos 3 Rs
......453.4 O meio ambiente e a Constituio Brasileira
...................................................493.5 A legislao
ambiental e a definio de meio ambiente
..................................503.6 A legislao ambiental
federal
.........................................................................513.7
A legislao ambiental no Estado de So Paulo
.............................................533.8 A legislao
ambiental no Municpio de Bauru
................................................553.9 Obrigaes e
sanes legais no manuseio de resduos perigosos
.................57
4. ASPECTOS E IMPACTOS AMBIENTAIS NA UTILIZAO DOS FLUIDOS
DECORTE......................................................................................................................61
4.1 Aspectos e impactos ambientais na utilizao dos fluidos de
corte.................614.1.1 Aspectos
toxicolgicos..................................................................................654.1.2
Resduos
Perigosos......................................................................................674.1.3
Emisses atmosfricas
.................................................................................684.2
Principais impactos ambientais na utilizao de fluidos de
corte.....................704.2.1 Efeitos adversos sade e segurana
do trabalhador ..............................714.2.2 Efeitos
adversos no transporte dos fluidos de corte
.....................................734.2.3 Efeitos adversos no
descarte........................................................................734.2.4.
Medidas de preveno poluio por fluidos de corte
................................74
5. BOAS PRTICAS AMBIENTAIS NA UTILIZAO DOS FLUIDOS DE CORTE
765.1 Gesto
ambiental.............................................................................................765.2
Normas da gesto ambiental
...........................................................................775.3
Metodologias de gesto ambiental
..................................................................795.4
Produo mais Limpa (P+L)
............................................................................805.5
Boas prticas ambientais, indicadores de desempenho e
benchmarkingambiental.
..............................................................................................................835.6
Boas prticas ambientais no gerenciamento dos fluidos de corte
...................845.6.1 Selecionar com viso ambiental
...................................................................865.6.2
Reduzir na fonte o consumo dos fluidos de corte
.........................................885.6.2.1 Monitoramento,
manuteno e prolongamento da vida til.
......................895.6.2.1.1
Estocagem..............................................................................................895.6.2.1.2
Preparao do fluido de corte
.................................................................895.6.2.1.3
Concentrao do fluido de corte
.............................................................905.6.2.1.4
Controle do pH, acidez e
alcalinidade.....................................................905.6.2.1.5
Controle Microbiolgico e a utilizao de
biocidas..................................915.6.3 Reusar os fluidos
de corte (Reciclagem interna)
..........................................925.6.3.1
Sedimentao............................................................................................945.6.3.2
Flotao
.....................................................................................................955.6.3.3
Filtrao
.....................................................................................................955.6.3.4
Centrifugao
............................................................................................975.6.3.5
Separao magntica
................................................................................99
-
IX
5.6.4 Reciclar os fluidos de corte (Reciclagem externa)
......................................1025.6.5 Tratamento do resduo
e disposio final dos fluidos de corte ...................1045.6.5.1
Tipos de
Resduo.....................................................................................1055.6.5.1.1
Resduo de leos de corte
integrais......................................................1055.6.5.1.2
Resduo de emulses e solues de corte
...........................................1055.6.5.1.3 Composio e
descarte dos resduos
slidos.......................................1065.6.5.2 Mtodos de
tratamento de emulses e solues de
corte.......................1065.6.5.2.1 Mtodos mecnicos
..............................................................................1075.6.5.2.2
Mtodos qumicos e fsico-qumicos
.....................................................1085.6.5.2.3
Mtodos
trmicos..................................................................................1095.6.5.2.4
Mtodos biolgicos
...............................................................................109
6. REDUZIR, REUSAR, RECICLAR - O PRINCPIO DOS 3RS NA UTILIZAO
DEFLUDOS DE CORTE NOS PROCESSOS DE
USINAGEM...................................110
6.1 Hierarquia no gerenciamento de resduos
.....................................................1106.2 O
princpio dos 3Rs na utilizao dos fluidos de
corte...................................1116.2.1 Primeiro R -
REDUZIR................................................................................1116.2.1.1
Reduo na fonte mediante modificao no produto fluido de corte
.......1126.2.1.2 Reduo na fonte mediante substituio de
matrias-primas que entram noprocesso
..............................................................................................................1136.2.1.3
Reduo na fonte mediante modificao de tecnologia novas
tecnologiaspara aplicao dos fluidos de corte
.....................................................................1146.2.2
Segundo R REUSAR Reciclagem interna
............................................1176.2.3 Terceiro R
RECICLAR - reciclagem externa ou reciclagem fora doprocesso
..............................................................................................................1186.3
O princpio dos 3Rs e a P+L na utilizao dos fludos de
corte.....................1206.4 P+L CASO DE SUCESSO: Reuso de leos
e emulses na indstria
mecnica.............................................................................................................................1206.5
Identificando os 3Rs como base para a P+L na utilizao dos fluidos
de corteem processos de
usinagem.................................................................................122
7 CONCLUSES
....................................................................................................124
REFERNCIAS
BIBLIOGRFICAS.......................................................................126
-
XLISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Classificao dos fluidos solveis em gua (EL BARADIE,
1996;adaptada).
..........................................................................................................19
Figura 2 Biofilmes formados em uma indstria de usinagem de
metais(CAPELLETTI, 2006)
.........................................................................................35
Figura. 3 - Fatores integrantes de um moderno sistema produtivo;
adaptada(TEIXEIRA, 1997).
.............................................................................................40
Figura 4 O Planeta Terra e os 3Rs (VICENTE, 2000).
...........................................47Figura 5 - Mudando o
paradigma (USEPA, 2002 apud GASI, 2002).
.......................48Figura 6 - Processos de fabricao poluindo
o meio ambiente (SOKOVIC E
MIJANOVIC, 2001).
...........................................................................................62Figura
7 - Diagrama de caracterizao das entradas e sadas dos processos
de
retificao (INET, 2000; adaptada).
...................................................................63Figura
8 Efeitos adversos dos fluidos de corte sobre o meio ambiente
(IGNCIO,
1998).
.................................................................................................................64Figura
9 - Responsabilidade do bero cova. Fabricantes conservam a
responsabilidade pelo resduo desde a gerao at o descarte (HOWES,
1991;adaptada).
..........................................................................................................68
Figura 10 Emisses de resduos de fluidos de corte (ALVES, 2006).
.......................69Figura 11 Gerao e emisso de resduos em uma
indstria metal-mecnica
(OLIVEIRA E ALVES, 2007).
.............................................................................71Figura
12: Evoluo das empresas rumo Produo mais Limpa (CNTL,
2006).....81Figura 13 Identificao de oportunidades de PmaisL.
(CNTL, 2003) .....................82Figura 14 Cadeia produtiva dos
fludos de corte, desde a sua elaborao at o seu
descarte, e sua interao com o meio ambiente. (Runge e
Duarte,1990). ........85Figura 15 Processos e Equipamentos
utilizados para remover partculas dos
fluidos de corte (HOWES, TNSHOFF E HEUER, 1991;
adaptada).................94Figura 16 - Filtro a gravidade com
reservatrio e painel eltrico (KABELSCHLEPP
DO
BRASIL).......................................................................................................96Figura
17 Filtros a vcuo (KABELSCHLEPP DO BRASIL).
......................................97Figura 18 - Princpios de
uma separadora centrfuga (Browarzik e Krebs, 1990 apud
Queiroz, 2001).
..................................................................................................98Figura
19 Separador magntico Kabelschkepp contra acmulos de impurezas
em
lquidos (KABELSCHLEPP DO BRASIL).
........................................................100Figura
20 Separador Magntico (TARTEC Indstria e Comrcio Ltda).
..............100Figura 21 - Filtro a gravidade com separador
magntico, reservatrio e painel eltrico
(KABELSCHLEPP DO BRASIL).
.....................................................................101Figura
22 - Caamba basculante para coleta de cavacos de mquinas
operatrizes
(KABELSCHLEPP DO BRASIL).
.....................................................................101Figura
23 Filtro a tambor tipo ecolgico (TARTEC Indstria e Comrcio
Ltda).....102Figura 24 - A hierarquia no gerenciamento de poluentes
(CETESB, 2002) ............110Figura 25 Fatores influentes na
usinagem a seco (Klocke et al., 1996) ..................115Figura
26 - Fresamento a seco (SUPERTEC Usinagem Tcnica Industrial
apud
CNTL,
2006).....................................................................................................115Figura
27 " Identificao de oportunidades de PmaisL.- adaptada (CNTL,
2003).122
-
XI
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 Correlao entre os principais tipos de fluidos de corte
e suas principaispropriedades e composies (Runge e Duarte, 1990, El
Baradie, 1996, Igncio,1998,
adaptada).........................................................................................................10Tabela
2 Correlao entre as propriedades dos fluidos de corte e a ao
desejada(Runge e Duarte, 1990,
adaptada).............................................................................11Tabela
3 Identificao do leo de corte como resduo perigoso (ResoluoCONAMA,
n 23, de 12 de dezembro de 1996. Anexo 1 B Resduos Perigosos
-Classe I De Fontes No Especficas (Anexo A Da Nbr-10.004/87,
Adaptada)..........60
-
XII
LISTA DE ABREVIATURAS E SMBOLOS
BAT Best Available Techniques (Melhores Tcnicas Ambientais)
BNDES Banco Nacional de Desenvolvimento Econmico e Social
CEBDS Centro Empresarial Brasileiro para o Desenvolvimento
Sustentvel
CETESB Companhia de Tecnologia de Saneamento Ambiental SP
CFC Clorofluorcarbono
CNI. Confederao Nacional da Indstria
CNTL Centro Nacional de Tecnologias Limpas
CONAMA Conselho Nacional do Meio Ambiente
CONSEMA... Conselho Estadual do Meio Ambiente
DBO Demanda Bioqumica de Oxignio
EMS .Environmental Management System
EPA Environmental Protection Agency (Agncia de Proteo
Ambiental)
IBAMA Instituto Brasileiro de Meio Ambiente
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica
IPCC Intergovernamental Panel on Climate Changes
IPPC Comisso Europia de Controle Integrado e Preveno da
Poluio
ISO International Standardization Organization
MQL Mnima Quantidade de Lubrificao
ONGs Organizaes No Governamental
PNUMA (ou UNEP) Programa das Naes Unidas para o Meio
Ambiente
P+L Produo Mais Limpa
PP Preveno Poluio
RCRA Resource Conservation And Recovery Act
3Rs Reduzir Reusar - Reciclar
SEBRAE Servio de Apoio Pequena e Mdia Empresa
SEMA Secretaria Estadual do Meio Ambiente
SGA Sistema de Gesto Ambiental
WBCSD World Business Council for Sustainable Development
CDS Comisso de Desenvolvimento Sustentvel
WHO (World Health Organization) Organizao Mundial de Sade
-
XIII
RESUMOA questo ambiental uma das principais agendas de discusso
nas
estratgias empresariais que visam atender mercados cada vez mais
exigentes e
interessados em empresas que protegem o meio ambiente. Na
indstria mecnica,
os fluidos de corte aparecem como uns dos principais agentes
poluidores nos
processos de usinagem, o que requer cuidados especiais para o
seu gerenciamento
ambiental. Inicialmente as pesquisas para aperfeioamento de
fluidos de corte e
mtodos de aplicao mais eficazes visavam satisfazer aspectos
tecnolgicos e
econmicos. Entretanto, nos ltimos anos, os pesquisadores e
fabricantes esto
concentrados no desenvolvimento de fluidos de corte
ambientalmente amigveis e
de novas tecnologias objetivando a reduo ou at mesmo a eliminao
deste
insumo, visando o atendimento de rigorosas leis ambientais, de
sade e de
segurana no trabalho, assim como a adequao dos processos de
usinagem a um
sistema integrado de gesto da qualidade, da segurana ocupacional
e do meio
ambiente. O objetivo deste trabalho identificar evidncias e
contribuir na busca de
solues viveis para minimizar os impactos ambientais causados
pela utilizao e
descarte dos fluidos de corte correlacionando-os s boas prticas
ambientais e ao
princpio dos 3Rs. Para a elaborao deste trabalho foi realizada
uma reviso
bibliogrfica com foco na identificao de estudos que evidenciam a
preocupao
ambiental do setor metal-mecnico na busca de oportunidades de
adoo de boas
prticas ambientais no gerenciamento deste importante insumo.
Pode-se verificar
que mesmo com o desenvolvimento de fluidos de corte
ambientalmente menos
agressivos e de mtodos de aplicao em quantidades cada vez
menores, ainda
assim, este insumo bsico requer gerenciamento com foco ambiental
para a sua
correta utilizao. Como decorrncia, pode-se constatar a
necessidade de
conscientizao a respeito dos impactos ambientais que podem ser
gerados pelo
seu uso indevido e de estabelecimento de uma gesto ambiental
sustentvel que
tenha como referncia o princpio dos 3Rs (Reduzir, Reusar e
Reciclar).
Palavras-chave: Fluidos de corte; Usinagem; Meio ambiente; Boas
prticas
ambientais; 3Rs;
-
XIV
ABSTRACT
Environmental issues have become a priority in business
strategies aimed at
supplying markets that are increasingly demanding and interested
in companies that
seek to protect the environment. Cutting fluids are one of the
main pollutants in the
machining processes of the metalworking industry, thus requiring
special care in their
environmental management. Early researches aimed at improving
cutting fluids and
devising more effective application methods focused on enhancing
technological and
economic aspects. However, in recent years, the efforts of
researchers and
manufacturers have concentrated on the development of
environmentally friendly
cutting fluids and new technologies aimed at the reduction or
even the elimination of
cutting fluids in order to satisfy increasingly strict
environmental, public health and
work safety regulations, as well as to align machining processes
to an integrated
system of quality, occupational safety and environmental
management. The objective
of this work is to find examples and contribute toward the
search for viable solutions
to minimize the environmental impacts caused by the use and
disposal of cutting
fluids, correlating these solutions to good environmental
practices and to the 3Rs
principle. This work involved a comprehensive bibliographic
review focusing on the
identification of studies that show the environmental concern of
the metalworking
industry in the search for opportunities to adopt good
environmental practices in the
management of cutting fluids. It was found that, despite the
development of less
environmentally harmful cutting fluids and of methods for the
application of
increasingly small quantities, this basic product still requires
environmentally-based
management for its correct use. Therefore, there is a need for
awareness-raising
about the environmental impacts that can be caused by the
incorrect use of cutting
fluids and for the establishment of sustainable environmental
management
underpinned by the principle of 3Rs (Reduce, Reuse and
Recycle).
Keywords: cutting fluids; machining; environment; good
environmental
practices; 3Rs.
-
11. INTRODUO
A preocupao com os problemas ambientais que se originaram
nos
processos de crescimento e desenvolvimento ocorreu de forma
lenta e diferenciada,
como numa evoluo de eventos, entre os vrios indivduos, governos,
organizaes
internacionais, entidades da sociedade civil (BARBIERE,
2005).
Segundo Lavorato (2004), o maior desafio das empresas, que o de
manter e
aumentar a competitividade e ao mesmo tempo atender as presses
dos pblicos de
interesse, ficou bem mais complexo com a incluso da varivel
ambiental.
Neste contexto de preocupao ambiental, de acordo com Choi et al.
(1996),
ser consciente a respeito do meio ambiente uma tendncia mundial
e uma nova
oportunidade de negcio e a chamada produo limpa e produtos
verdes tornaram-
se tpicos importantes para todos os fabricantes e produtos,
aplicando-se a qualquer
processo.
Para Tan et al. (2002), depois que as normas ISO 9000 para os
sistemas de
gerenciamento da qualidade, ISO 14000 para o sistema de
gerenciamento ambiental
e as OHSAS 18001 Sade e Segurana Ocupacional foram publicadas,
aplicar nas
empresas as trs sries em um nico sistema de gerenciamento
integrado
transformou-se em uma das grandes mudanas estratgicas, no
somente sob a
perspectiva da engenharia, mas tambm sob a perspectiva de
marketing e negcios.
Assim, em um cenrio de preocupao mundial com o meio ambiente,
a
indstria mecnica necessita adequar seus processos visando
minimizao de
seus rejeitos, dentre eles os resduos gerados ao final da vida
til dos fluidos de
corte.
De acordo com Gunter e Sutherland (1999), os fluidos de corte
so
amplamente utilizados pela indstria metal mecnica em operaes de
usinagem
tais como: fresamento, retificao, furao e torneamento, sendo,
usualmente,
aplicados na zona de corte em jatos direcionados por um bocal ou
por inundao da
ferramenta de corte e da pea com o fluido sendo aplicado por
vrios bocais.
Os fluidos de corte so composies complexas, contendo agentes
qumicos
que variam de acordo com o tipo de operao a ser executada e os
metais a serem
trabalhados. So partes integrantes dos processos de fabricao de
peas cujas
funes so: refrigerar, lubrificar, remover os cavacos da rea de
corte, proteger
-
2contra a corroso o sistema constitudo pela mquina / ferramenta
/ pea em
produo e os cavacos. Atualmente, h uma grande variedade de tipos
e fabricantes
de fluidos de corte disponveis e tambm de alternativas de mtodos
de aplicao, o
que requer uma seleo adequada e racional, que nem sempre uma
tarefa fcil. A
seleo e o correto uso do fluido de corte influem diretamente
sobre a qualidade de
acabamento das peas, a produtividade, o custo operacional, a
sade do
trabalhador e meio ambiente (RUNGE e DUARTE, 1990).
Para Alves (2006), diversos problemas so identificados no uso
dos fluidos de
corte, tais como, os perigos sade e ao meio ambiente e cita que,
os mais
recentes esforos da indstria metal-mecnica tm se focado no
desenvolvimento de
bons processos de reciclagem e na substituio de produtos qumicos
utilizados nos
processos de fabricao, tornando-os processos limpos.
Segundo Attanasio (2005), industriais e pesquisadores buscam
reduzir o uso
de fluidos de corte para obter benefcios de segurana no
trabalho, ambientais e
econmicos, citando a mnima quantidade de lubrificante (MQL) como
uma das
tcnicas estudadas.
Este trabalho foi elaborado a partir de material j publicado,
constitudo de
livros, artigos de peridicos, revistas, jornais, teses e
dissertaes, e, tambm, de
material disponibilizado na Internet, reunindo, assim, informaes
importantes para a
formao de uma conscincia ambiental positiva no meio industrial
da usinagem de
metais.
Diversos aspectos dos problemas ambientais associados aos
fluidos de corte
podem ser evitados ou minimizados, por meio de investimentos em
pesquisas para
desenvolvimento de novos tipos de fluidos, de mtodos de aplicao
menos
agressivos e de treinamentos voltados para a formao de uma nova
cultura na
indstria metal-mecnica. Uma nova cultura que possibilite o
perfeito entendimento
dos impactos ambientais causados pelo uso indisciplinado dos
fluidos de corte e a
conseqente conscientizao dos empresrios e trabalhadores em relao
tomada
de atitudes voltadas s boas prticas ambientais.
-
31.1 Objetivo
O objetivo deste trabalho identificar evidncias na literatura,
de que a
adoo pela indstria mecnica de um gerenciamento voltado para as
boas prticas
ambientais e fundamentado na aplicao do princpio dos 3Rs, capaz
de diminuir
os impactos negativos que podem ser provocados pelo descaso e/ou
pela utilizao
pouco eficiente dos fluidos de corte e contribuir na busca de
solues viveis para
minimizar os impactos ambientais causados pela utilizao e
descarte dos fluidos de
corte em processos de usinagem.
-
41.2 Estrutura do trabalho
Para facilitar a localizao do assunto desejado, o trabalho foi
dividido em
captulos referentes a cada aspecto.
No captulo 1 so apresentados a introduo, o objetivo e a
estrutura do
trabalho.
No captulo 2 so apresentados conceitos sobre os fluidos de
corte, tendo
como enfoque principal os tipos, classificao, composio e os
aspectos que
influenciam a sua vida til, buscando um melhor conhecimento dos
fluidos de corte
que possa permitir o aproveitamento mximo de suas caractersticas
e prevenir as
inteiraes indesejveis com o meio ambiente.
No captulo 3 apresentada a Legislao Ambiental aplicvel aos
fluidos de
corte, visando um entendimento da legislao que possa permitir a
utilizao de
fluidos de corte prevenindo as conseqncias legais decorrentes de
sua utilizao
inadequada.
No captulo 4 so estudados aspectos e impactos ambientais na
utilizao
dos fluidos de corte, apresentando os seus principais aspectos
geradores de efeitos
adversos e mostrando os impactos ambientais conseqentes do
processo de
utilizao de fluidos de corte e as possveis medidas de preveno
poluio.
No captulo 5 so apresentadas as boas prticas ambientais na
utilizao de
fluidos de corte em operaes de usinagem, identificadas neste
estudo.
No captulo 6 realizada uma correlao entre os estudos
relacionados s
boas prticas ambientais e prtica dos 3Rs na utilizao de fluidos
de corte em
operaes de usinagem.
O captulo 7 apresenta sugestes para trabalhos futuros e a
concluso do
estudo realizado.
O captulo 8 apresenta as referncias bibliogrficas utilizadas
para a
realizao deste estudo.
-
52. OS FLUIDOS DE CORTE
Neste captulo so apresentados conceitos sobre os fluidos de
corte, tendo
como enfoque principal os tipos, classificao e composio, assim
como, os
aspectos que influenciam o tempo de vida til, buscando um melhor
conhecimento
dos fluidos de corte que possa permitir o aproveitamento mximo
de suas
caractersticas.
2.1 Definies dos fluidos de corte
Na literatura, a nomenclatura para os diferentes fluidos de
corte varia de um
autor para outro.
Segundo Silliman (1992), usual encontrar diferentes nomes para
um mesmo
tipo de fluido de corte, o que, apesar de no ser incorreto,
causa expressiva
confuso e, portanto, requer uma nomenclatura para facilitar a
compreenso das
diferentes caractersticas de cada tipo.
De acordo com Motta e Machado (1995), cada tipo de fluido de
corte
apresenta caractersticas particulares, assim como, vantagens e
limitaes diversas;
entretanto, as caractersticas que distinguem as diferentes
classes nem sempre so
facilmente percebidas, o que dificulta a classificao.
Neste estudo so utilizados os seguintes conceitos:
Fluido de corte: qualquer fluido utilizado para o corte ou
usinagem de metais
ou outros materiais (RUNGE e DUARTE, 1990).
leo de corte: um fluido de corte cuja origem pode ser mineral
(petrleo),
animal ou vegetal, puro ou em combinaes (SILLIMAN, 1992) e usado
conforme
fornecido, isto , no misturado gua, sendo tambm chamado de puro
(EL
BARADIE, 1996) ou integral (RUNGE e DUARTE, 1990).
leo emulsificvel: o fluido de corte base de leo mineral
misturado com
agentes emulsificadores (SILLIMAN, 1992;), utilizado misturado
gua em forma de
emulso, seja qual for o teor do leo empregado (RUNGE e DUARTE,
1990).
comumente chamado de leo solvel em gua ou fluido de corte
emulsificvel (EL
BARADIE, 1996; SILLIMAN, 1992).
Fluido sinttico: tambm chamado de fluido qumico, o fluido de
corte que
consiste de soluo qumica composta de materiais inorgnicos e/ou
outros
materiais dissolvidos na gua e que no contm leo mineral (EL
BARADIE, 1996).
-
6Fluido semi-sinttico: tambm chamado de fluido semi-qumico, o
fluido de
corte que contm pequena quantidade de leo mineral e usado
misturado em
gua, na qual forma emulso fina, parecida com as solues (RUNGE e
DUARTE,
1990). Essencialmente uma combinao do fluido sinttico com uma
quantidade
muito pequena de leo emulsificvel que contm alto teor de
emulsificante (EL
BARADIE, 1996; SILLIMAN, 1992).
Em sntese, atualmente, os fluidos de corte so composies
complexas
contendo agentes qumicos que variam de acordo com o tipo de
operao a ser
executada e os metais a serem trabalhados (SILVA ET AL., 2005)
podendo ser
perigosos para a sade do trabalhador (LINNAINMAA ET AL., 2003) e
ao meio
ambiente (BARTZ, 2001).
2.2 Principais funes dos fluidos de corte
As duas principais funes dos fluidos de corte so: a lubrificao
nas
velocidades de corte relativamente baixas e a refrigerao nas
velocidades de corte
relativamente altas (SHAW, 1984).
De acordo com Sokovic e Mijanovic (2001), os fluidos de corte
foram
introduzidos nos processos de corte com o propsito de melhorar
as caractersticas
dos processos tribolgicos, os quais esto sempre presentes nas
superfcies de
contato entre a ferramenta e a pea em usinagem.
Conforme Pawlak et al. (2005), os fluidos tem duas importantes
funes
relacionadas aos severos fenmenos tribolgicos que ocorrem onde h
processos
fsico-qumico-mecnicos envolvidos, que so promover a lubrificao
entre a pea
trabalhada e a ferramenta e tambm remover o calor gerado durante
os processos
de corte.
Para Attanasio (2005), os fluidos de corte exercem um importante
papel nas
operaes de corte, uma vez que devem, essencialmente, garantir a
lubrificao e
refrigerao e, secundariamente, proteger a pea em fabricao e a
ferramenta
contra a corroso, alm de promover a remoo dos cavacos.
Segundo Stanford, Lister e Kibble (2007), tradicionalmente, os
fluidos de corte
tm sido visto mais propriamente como uma soluo do que como um
problema,
uma vez que eles tm provado ser um significativo benefcio para o
processo de
corte de metal e exercerem um importante papel na melhoria e
manuteno do
acabamento final da pea, na remoo dos cavacos, na reduo das
foras de corte,
-
7na supresso das limalhas e na resistncia corroso da pea e da
mquina-
ferramenta.
De acordo com Trent e Wright (2000), o fluido de corte no deve
apenas
melhorar o processo de corte conforme especificado, mas, deve,
tambm, satisfazer
a uma srie de outros requerimentos, tais como: no ser txico e no
oferecer riscos
ao operador, no ser inflamvel, no ser prejudicial para o sistema
de lubrificao da
mquina-ferramenta, no provocar corroso ou manchar a pea usinada,
alm disso,
deve oferecer proteo superfcie usinada e evidentemente, ter o
menor custo
possvel.
Assim, as funes dos fluidos de corte podem ser resumidas,
conforme
Runge e Duarte (1990), em:
Refrigerar:
Lubrificar
Melhorar o acabamento da pea
Reduzir o desgaste das ferramentas
Remover os cavacos da rea de corte
Proteger contra a corroso (a mquina, a ferramenta, a pea e
os
cavacos).
Segundo El Baradie (1996), fundamental remover o calor gerado
durante a
formao do cavaco e pela frico entre a pea em usinagem e a
ferramenta de
corte, e de acordo com Runge e Duarte (1990), esta remoo visa
evitar distores
trmicas nas peas usinadas, assim como, a rpida destempera, o
desgaste
prematuro e as trocas freqentes das ferramentas de corte.
Attanasio (2005) acrescenta que no fcil alcanar a superfcie de
corte em
decorrncia da alta presso existente na rea de contato e ao
pequeno espao entre
o cavaco e a ferramenta que dificultam o acesso do fluido
refrigerante na zona de
corte, o que requer dos fluidos de corte tambm uma funo
lubrificante. Segundo El
Baradie (1996), a introduo de constituintes com propriedades
lubrificantes e de
certos aditivos permitem ao fluido de corte fluir na rea de
contato e possibilitar o
melhor deslizamento da ferramenta e dos cavacos e a reduo da
tenso de
cisalhamento.
Porm, a preponderncia dos mecanismos de refrigerao ou
lubrificao
depende das aplicaes, sendo que, operaes de baixa velocidade e
de pequenos
-
8avanos, requerem maior grau de lubrificao, enquanto que operaes
de alta
velocidade e elevado avano requerem mais refrigerao (RUNGE e
DUARTE,
1990).
Segundo Stanford, Lister e Kibble (2007), o caminho pelo qual o
fluido de
corte atua e auxilia o processo de corte complexo e assunto de
longos estudos e
pesquisas e, em muitas ocasies, o uso e a adoo de um determinado
fluido de
corte fruto de uma escolha automtica baseada na presuno de que
eles so
essenciais e confiveis para o processo de usinagem. Entretanto,
as severas
legislaes ambientais aumentando o custo de disposio do fluido
usado e a
publicao de dados associados com os riscos sade ocupacional teve
como
conseqncia o crescimento da busca por alternativas viveis de
meios de corte
ambientalmente amigveis.
2.3 Tipos de fluidos de corte, suas caractersticas e
propriedades
De acordo com Silliman (1992), em 1868 W. H. Northcott publicou
que a
produtividade do torno mecnico poderia ser aumentada por meio da
utilizao de
um fluido de corte e F. W. Taylor demonstrou, em 1883, que
jorrando grandes
quantidades de gua sobre a superfcie de contato, entre a pea, o
cavaco e a
ferramenta aumentariam a velocidade de corte de 30 a 40%.
Segundo Igncio
(1998), a idia da gua surgiu com a finalidade de diminuir o
indesejvel efeito da
alta temperatura, mas apresentou desvantagens tais como a oxidao
do conjunto
mquina-ferramenta-pea e ausncia do poder de lubrificao, o que,
segundo
Silliman (1992), levou ao desenvolvimento e utilizao de leos
graxos para todos os
tipos de corte de metal.
Segundo El Baradie (1996), um bom lquido refrigerante deve ter
alta
condutividade trmica e alto calor especfico, sendo que, a gua
preenche estes
requisitos, alm de ser de baixo custo, porm apresenta um
reduzido potencial
lubrificante e, portanto, no eficaz no que tange a reduo do
atrito entre o cavaco
e a face da ferramenta e, alm disso, provoca corroso nos metais
usinados e nas
mquinas-ferramenta.
Queiroz (2001) acrescenta que a adio de gua ao processo de
corte, com o
tempo de uso, favorece a proliferao de microorganismos,
aumentando a lista de
fatores que inviabilizam o uso de gua pura como fluido de corte.
Esses problemas
incentivaram a pesquisa e desenvolvimento de novas composies e
aditivos
-
9visando o desenvolvimento de fluidos de corte que evitassem a
corroso e o
crescimento de microorganismos, alm de buscar incrementar outras
caractersticas
que permitissem obter melhor desempenho.
De acordo com Rossmoore e Rossmoore (1996), desde que a gua se
tornou
um componente essencial na formulao dos fluidos de usinagem de
metal, os
microorganismos apresentam-se como um problema que requer
controle, sendo que
muitas estratgias, tais como: fluidos bioresistentes, agentes
biocidas e boas
prticas de fabricao; so oferecidas para prevenir a deteriorao
microbiolgica e
contribuir para a longevidade do fluido.
Alm disso, segundo Silliman (1992), o aumento da demanda,
impulsionado
pela expanso industrial, estimulou esforos para aumentar a
velocidade de corte, o
que exigiu o desenvolvimento de materiais para ferramentas de
corte mais
resistentes e conseqentemente trouxe a necessidade de
aperfeioamento dos
fluidos de corte.
Segundo El Baradie (1996), uma alternativa interessante em
termos de custo
x benefcio so os leos minerais, por que eles tm
caractersticas
preponderantemente lubrificantes que so requeridas para o
movimento relativo
entre a interface da ferramenta de corte e o cavaco, e, alm
disso, as propriedades
refrigerantes so reforadas com a incorporao de determinados
aditivos que
atuam na reduo do atrito, fazendo com que as microsoldagens,
provocadas pela
frico entre a ferramenta de corte e o cavaco, sejam reduzidas,
permitindo que o
cavaco deslize mais facilmente, diminuindo o calor gerado pelo
processo de
usinagem; sendo que, para as operaes mais severas, onde existe
dificuldade de
lubrificao e penetrao, so empregados aditivos de extrema presso
(EP) e de
ao rpida.
Segundo Silliman (1992), atualmente, os fluidos de corte podem
ser leos
integrais ou uma mistura de leos, podem conter um ou uma
combinao de aditivos
tais como: enxofre, cloro, fsforo ou outros compostos qumicos;
podem ser
miscveis com gua, utilizando pouqussimo leo ou at nenhum, podem
conter ou
no agentes surfactantes, isto , existem fluidos para atender as
propriedades
necessrias para aplicao em uma ampla variedade de operaes de
usinagem.
Nos ltimos tempos, segundo Sokovic e Mijanovic (2001), os novos
fluidos de
corte, alm dos requerimentos tribolgicos usuais, devem
satisfazer aos requisitos
de proteo ambiental impostos por rigorosas legislaes ambientais
e/ou por
-
10
normas internacionais, tais como a ISO 14000. Alm disso, segundo
Villena (1994),
devem ser formulados visando diminuir os riscos sade e segurana
dos
trabalhadores.
Igncio (1998) correlaciona certas propriedades dos fluidos de
corte s suas
composies, conforme apresentado na tabela 1:
Tabela 1 Correlao entre os principais tipos de fluidos de corte
e suas principais
propriedades e composies (Runge e Duarte, 1990, El Baradie,
1996, Igncio, 1998, adaptada).
No caso do Mtodo de Mnima Quantidade de Fluido (MQF), que est
entre a
usinagem com refrigerao e a sem refrigerao e que apenas uma gota
de fluido
lanada na rea de corte para produzir um filme de lubrificante
protetivo, quase a
seco, uma quantidade mnima de fluido dirigida por um jato de ar
ao ponto onde
est sendo executada a usinagem, sendo que o volume de fluido
pode variar em
funo do volume de cavacos e do processo de usinagem e os fluidos
lubrificantes
devem ter altssima taxa de remoo de calor, alm disso, a mnima
quantidade de
fluido deve ser suficiente para reduzir o atrito da ferramenta e
evitar a aderncia dos
materiais (CNTL, 2008).
De acordo com Runge e Duarte (1990), em adio s propriedades
de
refrigerar e lubrificar o fluido de corte deve ter outras
propriedades relacionadas na
tabela 2:
A tabela 2 correlaciona as propriedades que os fluidos de corte
devem
possuir, tais como: antiatrito; viscosidade adequada, isto ,
baixa o suficiente para
que o fluido chegue na zona a ser lubrificada e alta o bastante
para permitir boa
aderncia; alto calor especfico e condutividade trmica;
anticorrosiva;
Emulsesleos emulsificveis
gua gua,leos minerais leo Mineral Sais Inorgnicos,leos graxos
Emulsificadores Cloro,Cloro Cloro Enxofre,Enxofre Enxofre
BiocidasFsforo Glicol Agentes Umectantes
Biocidas
Refrigerao RefrigeraoLubrificao, Extrema-Presso Extrema-Presso
Refrigerao Anti-oxidaoExtrema-Presso Anti-oxidao Anti-oxidao
Extrema-Presso Usinagem secoAnticorroso Anticorroso Anticorroso
Anti-oxidao
Lubrificao Lubrificao AnticorrosoLavagem
ClassificaoSolveis em gua
ArArgnioHlioNitrognioGs Carbnico
Agualeo Mineral ElementosOrgnicos e InorgnicosCloro
EnxofreBiocidas
PrincipaisPropriedades
FLUIDOS DE CORTE
GasesSemi-Sintticos SintticosIntegrais
PrincipaisComposies
-
11
antiespumante; compatibilidade com a maioria das pinturas e
vedaes;
compatibilidade com metais ferrosos e no ferrosos; baixa
tendncia para originar
precipitados slidos; no causar incrustaes nas tubulaes de
filtrao do fluido
em uso entre outras, e a ao esperada sobre a operao de usinagem,
sendo que
a maioria dessas propriedades conferida aos fluidos de corte
pelos aditivos
utilizados.
Tabela 2 Correlao entre as propriedades dos fluidos de corte e a
ao desejada (Runge e
Duarte, 1990, adaptada).
Propriedades dos fluidos de corte Ao esperada
Anticorrosivas Proteger a pea, a ferramenta e os componentes da
mquina contra acorroso.
Antioxidantes Evitar a oxidao prematura do fluido devido a ao
das elevadastemperaturas e da forte aerao s quais submetido.
Antidesgaste Reforar as propriedades lubrificantes do leo
mineral e so proporcionadaspela matria graxa e aditivos do tipo
ZDTP (ditiofosfato dezinco).
AntiespumantesEvitar a formao de espuma que possa impedir a viso
da operao ouinfluir negativamente sobre o efeito de refrigerao
mediante bolhas de ar narea de corte ou fraca transferncia de calor
noreservatrio.
Anti-solda ou EP (Extrema Presso)Resistir s elevadas presses de
corte quando o poder lubrificante e osaditivos antidesgaste no so
suficientes. Exemplo: aditivos EP base deenxofre, cloro e
outros.
Alta capacidade de umectaoFazer com que a superfcie da pea, a
ferramenta e os cavacos sejamrapidamente molhados pelo fluido
influindo diretamente sobre a capacidadede refrigerao.
Ausncia de odores Assegurar que o meio ambiente onde a operao
executada esteja livre deodores fortes e/ou desagradveisAusncia de
precipitados slidos oude qualquer outra natureza
Garantir a livre circulao do fluido pelo sistema e assegurar o
livre e precisomovimento dos elementos da mquina.
Alta capacidade de absoro de calor -a refrigerao influenciada
pela(o):
ViscosidadeCalor especfico,Condutibilidade trmica,Vapor latente
de vaporizao (fluidosaquosos)Lavabilidade, propriedade
influenciadapela:Viscosidade,Tenso superficial,
Facilidade de decantao dos cavacos
Ser suficientemente baixa para assegurar fcil circulao pela
mquina,manter um jato de fluxo contnuo na rea de corte e permitir
rpidadecantao dos cavacos e outros resduos;Ser suficientemente
elevada em alguns casos em que se deseja maior graude
lubrificao.
Estabilidade Assegurar que o produto seja homogneo ao chegar rea
decorte.
Transparncia Permitir a observao da rea de corte.Compatibilidade
com a sade humana.Compatibilidade com os componentes
damquina.Compatibilidade com o metal que est sendousinado.Ter alta
tratabilidade para descarte e ser de fcil eliminao, evitando
danosao meio ambiente.
Compatibilidade com o meio ambiente
Remover cavacos e poeira produzidos durante o corte para evitar
quebra daferramenta e danos pea.
Remover o calor gerado durante a operao de corte, para prolongar
a vidatil das ferramentas e garantir a preciso dimensional das peas
por meio dareduo de distores trmicas.
Viscosidade adequada
-
12
2.3.1 Fluidos de corte puros ou integrais
Segundo El Baradie (1996), o termo leos de corte puros refere-se
queles
fluidos de corte cuja base predominante leo mineral e que so
utilizados
conforme fornecidos, isto , sem a adio de gua; podendo ser
integralmente de
leo mineral ou aditivados. Runge e Duarte (1990) empregam a
expresso leo
integral.
Segundo Silliman (1992), podem ser base de leo mineral de
petrleo, de
leo animal, de leo vegetal ou, ainda, de combinaes entre esses
leos, com o
objetivo de aumentar as caractersticas umectantes e
lubrificantes dos leos
minerais, particularmente em altas temperaturas. Os fluidos de
corte integrais so
caracteristicamente de cor escura ou em tons marrons devido a
sua viscosidade e
aos seus aditivos, entretanto, o desenvolvimento dos leos-base e
dos aditivos tem
propiciado o surgimento de leos levemente coloridos e com alta
eficincia de corte.
Alm disso, por apresentar maior transparncia permite ao operador
a visualizao
da zona de trabalho atravs do fluido de corte, fato
particularmente til durante o
ajustamento da operao e no ajuste fino de operaes mais
delicadas.
De acordo com El Baradie (1996), os principais grupos que
abrangem as
classificaes dos fluidos de corte so:
2.3.1.1 leo mineral puro
2.3.1.2 leo graxo
2.3.1.3 Misturas de leo mineral e leo graxo
2.3.1.4 Aditivos de Extrema Presso (EP)
2.3.1.5 Misturas de leo mineral e leo graxo sulfurizado
2.3.1.6 Misturas de leo mineral e leo graxo sulfurizado e
enxofre ativo
2.3.1.7 Misturas de leo mineral e leo mineral sulfurizado
2.3.1.8 Misturas de leo mineral, leo mineral sulfurizado e leo
graxo
sulfurizado.
2.3.1.9 Misturas de leo mineral e parafinas cloradas
2.3.1.10 Misturas de leo mineral com parafinas cloradas e leo
graxo
sulfurizado
2.3.1.11 Misturas de leo mineral e leo graxo clorado
2.3.1.12 Misturas de leo mineral, leo graxo clorado e leo graxo
sulfurizado.
2.3.1.13 Misturas de leo mineral e leo graxo sulfoclorado
-
13
2.3.1.1 leo mineral puro
Conforme Silliman (1992), os leos minerais no compostos, ou
puros, so
aqueles usados in natura, isto , sem aditivos, podendo ter
origem de base
naftnica1 (cadeias de carbono saturadas cclicas) ou parafnica
(cadeias de carbono
retas ou ramificadas), e, de acordo com Tolbert et al. (1992) so
refinados a partir do
leo natural cru, sendo que, os leos parafnicos oferecem melhor
estabilidade
quanto oxidao e tendem a ser menos reativos, enquanto que, os
leos
naftnicos proporcionam uma mistura mais homognea.
De acordo com Runge e Duarte (1990), os leos minerais
parafnicos
produzem leos de corte de boa qualidade, apresentando-se em
maior
disponibilidade e menor custo, com elevado ndice de Viscosidade
(IV), maior
resistncia natural oxidao.
Os leos minerais puros so usualmente leos minerais fornecidos em
uma
faixa de viscosidade apropriada para diferentes aplicaes, sendo
que, as suas
propriedades lubrificantes podem ser melhoradas pela adio de
leos graxos, cloro
e enxofre (TRENT e WRIGHT, 2000).
El Baradie (1996) acrescenta que os leos minerais no
apresentam
propriedades lubrificantes to boas quanto aos leos minerais
compostos ou
aditivados, mas, so no-corrosivos e estveis e, se conservados
limpos, podem ser
aproveitados quase indefinidamente, alm disso, apresentam um
custo menor e
geralmente se destinam lubrificao em operaes leves, tais como
aquelas que
ocorrem com alumnio, magnsio, lato e aos compostos com enxofre
ou chumbo.
Entretanto, necessitam ser aditivados por que em algumas operaes
de usinagem
as propriedades de transportar cargas so inadequadas para as
severas condies
experimentadas na zona de corte.
1 Segundo Runge e Duarte (1990), no passado predominavam o uso
de leos naftnicos por seremmais facilmente emulgados e por
permitirem a dissoluo de maiores quantidades de enxofre,entretanto,
atualmente este tipo est em desuso devido escassez, elevado custo e
maior potencialde causar problemas de sade. De acordo com Webster
(1995) apud Silva (2006) se os compostosaromticos policclicos no
forem destrudos durante o processo de formao do leo, mediante
fortehidrogenao, podero causar cncer ou dermatites.
-
14
2.3.1.2 leo graxo
De acordo com Silliman (1992), os fluidos com leos graxos,
materiais graxos
ou gorduras so utilizados como aditivos polares e podem ter
origem, tanto animal,
derivados de tecidos gordurosos de animais bovinos, ovinos,
sunos ou ainda de
animais marinhos tais como peixes e baleias2 (leo espermacete),
quanto vegetal.
Conforme El Baradie (1996), os leos graxos so muito polares,
apresentam
alta oleosidade e so bons lubrificantes para situaes limite e
podem contribuir para
a reduo do calor de frico nas operaes de corte ou retificao.
Entretanto,
apresentam desvantagens tais como rpida rancificao provocada por
oxidao e
crescimento de bactrias e conseqentemente, desenvolvendo
odores
desagradveis (RUNGE e DUARTE, 1990).
Segundo Silliman (1992), os fluidos com leos graxos de origem
vegetal so
obtidos pela triturao e lacerao de gros, sementes e at frutas
inteiras de
plantas especficas, sendo que, os leos resultantes so lquidos e
contm certa
percentagem de gordura insaturada e so divididos em duas
categorias: secantes,
que apresentam alta percentagem de cidos graxos insaturados e no
secantes
aqueles que contm menor quantidade de gorduras insaturadas,
sendo que, o
primeiro tipo forma um filme elstico resistente quando exposto
atmosfera, devido
ao contato com o oxignio, enquanto o tipo no secante no
apresenta esta
caracterstica, sendo que, os leos vegetais do tipo no secante,
tais como leo de
palma, leo de coco e leo de mamona, devido ao seu baixo grau de
insaturao,
no necessitam de processamento adicional e so usados
extensamente na
produo de fluidos de corte.
Segundo Sheng et al.1997, embora sejam mais caros do que os leos
a base
de petrleo, os leos vegetais so mais adequados para o
atendimento dos rgidos
requisitos ambientais devido a sua biodegrabilidade, entretanto,
esta mesma
caracterstica confere aos leos vegetais maior propenso a
degradao
microbiolgica do que os leos derivados de petrleo.
2 Devido legislao de proteo s baleias, o leo de espermacete vem
sendo substitudo cada vezmais por matrias graxas vegetais ou
sintticas sulfurizadas ou no (RUNGE E DUARTE, 1990)
-
15
2.3.1.3 Misturas de leo mineral e leo graxo
Segundo Teixeira Filho (2006), aos componentes bsicos do leo
mineral
vrios tipos de aditivos podem ser adicionados, principalmente
aqueles de
caractersticas polares, uma vez que formam um filme orgnico para
ligar-se
quimicamente superfcie da ferramenta e da pea, sendo que, este
filme promove
uma unio ao metal mais forte do que aquela formada pela barreira
fsica das
molculas de leo sozinhas. Este fenmeno aumenta a capacidade
umectante do
fluido e diminui os desgastes da ferramenta devido abraso.
Segundo El Baradie (1996), as misturas de leo mineral e de leo
graxo so
utilizadas principalmente para a melhoria do acabamento na
usinagem de tipos
duros de lato, cobre e ao doce, onde o leo mineral no produz o
acabamento
ideal e a utilizao de grandes quantidades de aditivos poderia
causar mancha, alm
disso, pequenas adies de leos graxos tm o efeito de melhorar as
caractersticas
antiatrito sob condies limites de lubrificao, quando o atrito
entre as faces dificulta
o acesso do fluido lubrificante.
2.3.1.4 Misturas de leo mineral e aditivo de extrema presso
(EP)
Segundo El Baradie (1996), os aditivos de extrema presso so
utilizados nas
operaes de usinagem onde as foras de corte so particularmente
altas ou com
avanos pesados e fornecem uma forma mais estvel de lubrificar a
interface
ferramenta-cavaco.
De acordo com Silliman (1992), os aditivos qumicos ou aditivos
de extrema
presso incluem o enxofre3, cloro4 ou compostos de fsforo, que
reagem sob altas
temperaturas nas zonas de corte para formar sulfetos metlicos,
cloretos e fosfetos,
que alm de fornecerem uma lubrificao em presses extremas, tambm
fornecem
um filme na superfcie da ferramenta de corte que elimina as
micro-soldagens entre
a ferramenta e o cavaco, reduzindo a formao do gume postio,
reduzindo as
3 O enxofre um agente de extrema presso que proporciona proteo
contra o desgaste doferramental. Convenciona-se chamar leo
sulfurado aos fluidos de corte base de leo mineral comenxofre livre
diretamente dissolvido no leo (enxofre ativo) e leo sulfurizado aos
fluidos de corte comenxofre combinado com matria graxa (enxofre
inativo), sendo que, neste caso no atacam o cobre esuas ligas
(RUNGE E DUARTE, 1990).4 O cloro, em forma de parafina clorada,
tambm uma substncia eficiente para reduzir o desgaste,porm, o uso
do cloro encontra restries ambientais em virtude dos danos ao meio
ambiente que oscompostos clorados podem provocar (RUNGE E DUARTE,
1990).
-
16
foras na zona de cisalhamento, melhorando o acabamento e
ajudando no controle
da vida til da ferramenta.
2.3.1.5 Misturas de leo mineral e leo graxo sulfurizado
Segundo El Baradie (1996), as gorduras sulfurizadas so aditivos
usados
para produzir aditivos EP inativos, isto , que no causam manchas
em metais tais
como o cobre e suas ligas, alm do que, de acordo com Runge e
Duarte (1990)
apresentam excelente poder lubrificante ou propriedade
antiatrito, o que proporciona
maior tempo de vida til para a ferramenta de corte, assim como,
melhor
acabamento da pea.
2.3.1.6 Misturas de leo mineral e leo graxo sulfurizado e
enxofre ativo
Segundo Runge e Duarte (1990), h combinaes de matria graxa e
enxofre
que so ativas, sendo a combinao de enxofre ativo e no-ativo,
freqentemente,
encontrada em leos de corte integrais.
De acordo El Baradie (1996), a adio de enxofre elementar em um
leo
graxo sulfurizado devolve ao leo sua atividade, sendo que, os
leos sulfurizados
ativos possuem melhores propriedades EP do que os inativos e so
particularmente
adequados para a usinagem pesada de ligas ferrosas.
2.3.1.7 Misturas de leo mineral e leo mineral sulfurizado
De acordo com Silliman (1992), mais energia requerida para
sulfurizar uma
gordura do que dissolver o enxofre em um leo mineral e como
resultado o enxofre
combinado no leo mineral sulfurizado fica mais livre o que o
torna mais ativo do que
o leo graxo sulfurizado. Para El Baradie (1996), esse tipo de
leo apresenta boas
propriedades EP, menor custo para ser produzido e por ser ativo
provoca mancha
nos metais amarelos.
2.3.1.8 Misturas de leo mineral, leo mineral sulfurizado e leo
graxo
sulfurizado
Essa mistura combina a oleosidade dos leos graxos sulfurizados
com as
propriedades EP dos leos minerais sulfurizados sendo muito
efetivos para a
lubrificao em operaes com usinagens pesadas de metais ferrosos
(EL
BARADIE, 1996).
-
17
2.3.1.9 Misturas de leo mineral e parafinas cloradas
Segundo El Baradie (1996), o leo de corte produzido com parafina
clorada
apresenta menores caractersticas EP do que os leos contendo
enxofre na mesma
proporo, embora garantam melhor ao contra o atrito. A baixa
eficcia do efeito
EP compensada pela ao dos compostos de cloro que esto dispersos
na
soluo. De acordo com Runge e Duarte (1990), as altas
temperaturas
desenvolvidas na regio de corte desencadeiam reaes qumicas entre
o cloro e a
superfcie metlica, formando cloretos metlicos, facilmente
cisalhveis em funo
de sua estrutura laminar. Os fluidos clorados so utilizados nas
mquinas-
ferramentas automticas e em usinagem de ligas de nquel,
particularmente nas
operaes de brochamento.
Com relao ao meio ambiente no apenas os solventes clorados,
mas
tambm as parafinas cloradas esto sujeitas rigorosa legislao
ambiental em
pases tais como a Alemanha, que estabelece medidas restritivas
para o descarte
encarecendo o processo como um todo (RUNGE E DUARTE, 1990).
Segundo Bartz (2001), em 1986 uma lei na Alemanha dividiu a
disposio de
leos usados em trs categorias, o que obriga a coleta separada
dos leos
residuais, sendo que, a regulamentao estabeleceu limites
residuais, tais como:
0,2% para halognio total e 4 ppm de bifenis policlorados, para
que leos contendo
substncias halognicas pudessem ser reciclados. Assim os leos
contendo
quantidade maior de substncias halognicas, especialmente as
cloradas, requerem
tratamento especial causando custos extremamente altos de
disposio.
2.3.1.10 Misturas de leo mineral com parafinas cloradas e leo
graxo
sulfurizado
Segundo El Baradie (1996), este tipo de leo de corte combina as
melhores
propriedades das parafinas cloradas com as dos leos graxos
sulfurizados, sendo
que pode ser utilizado para uma larga variedade de materiais e
operaes. Alm
disso, as combinaes das propriedades redutoras de atrito dos
dois leos propiciam
melhor acabamento e aumentam a vida til da ferramenta de corte,
o que facilitado
pelas propriedades anti-solda do enxofre.
A combinao de enxofre e cloro produz um efeito sinrgico que
resulta em
um fluido de corte com maiores propriedades EP por reao com o
substrato
-
18
metlico, do que seria esperado do mais eficiente dos dois, isto
, o enxofre
(RUNGE E DUARTE, 1990).
2.3.1.11 Misturas de leo mineral e leo graxo clorado
De acordo com El Baradie (1996), leos graxos clorados produzidos
pela
combinao com ster graxo sinttico, so apropriados para usinagem
de diversos
tipos de materiais e no mancham metais ferrosos e
no-ferrosos.
2.3.1.12 Misturas de leo mineral, leo graxo clorado e leo graxo
sulfurizado.
Segundo El Baradie (1996), esses fluidos tm boas propriedades
antiatrito e
anti-solda, sendo adequados a uma larga gama de operaes e
materiais, no
mancham os metais, tanto os ferrosos quanto os no-ferrosos, alm
disso, uma vez
que o enxofre e o cloro esto contidos em aditivos separados,
podem ser formulados
para atender s necessidades especficas de cada aplicao.
2.3.1.13 Misturas de leo mineral e leo graxo sulfoclorado
Nos leos graxos sulfuroclorados ambos os elementos enxofre e
cloro esto
combinados na mesma molcula e so particularmente adequados
usinagem de
metais resistentes como o ao inoxidvel e as ligas resistentes ao
calor (EL
BARADIE, 1996).
2.3.2 Fluidos solveis em gua
De acordo com John et al (2004), leos e gorduras so substncias
insolveis
em gua, derivadas de recursos animais e vegetais, que atravs dos
anos tm sido
usadas e at os dias de hoje conservam sua importncia como
lubrificantes na
usinagem de metais. Entretanto, devido complexidade e requisitos
especiais da
nova gerao de fluidos de usinagem, tais como EP e resistncia
corroso, esses
leos e gorduras necessitam ser modificados ou compostos.
Os leos solveis no se dissolvem de fato, na verdade, eles
so,
fundamentalmente, misturas de leos minerais com emulsificantes,
sendo que,
quando a mistura adicionada e misturada com a gua ocorre uma
disperso de
gotculas oleosas na fase aquosa, produzindo uma emulso leo em
gua (EL
BARADIE, 1996).
-
19
Segundo Runge e Duarte (1990), os fluidos de corte solveis, em
geral, so
compostos de emulgadores, acopladores, materiais anticorrosivos,
biocidas, aromas
e corantes, antiespumantes, enxofre como agente de extrema
presso, fsforo como
aditivo antidesgaste, clcio, matrias graxas, combinaes de
aditivos antidesgaste
e extrema presso e classificam-se quanto ao tipo e aparncia.
Segundo El Baradie (1996), devido ao seu alto calor especfico,
sua alta
condutividade trmica e seu alto calor de vaporizao, a gua um dos
mais
efetivos meios refrigerantes conhecidos. Sendo assim, misturados
com a gua, os
fluidos solveis em gua suprem a combinao de refrigerao e
lubrificao
moderada requerida pelas operaes para remoo de metal que so
conduzidas a
altas velocidades e baixas presses de corte e acompanhadas por
considerada
gerao de calor.
De acordo com El Baradie (1996), os fluidos solveis em gua podem
ser
classificados, conforme mostra a Figura 1, em leos emulsificveis
(leos solveis),
fluidos qumicos (sintticos) e fluidos semi-qumicos
(semi-sintticos).
A figura 1 demonstra esquematicamente a classificao principal
dos fluidos
solveis em gua e os tipos derivados de cada classe, os quais
sero tratados nos
prximos itens.
Figura 1 - Classificao dos fluidos solveis em gua (EL BARADIE,
1996; adaptada).
FLUIDOS SOLVEIS
LEOSEMULSIFICVEIS
FLUIDOS SEMI-QUMICOS(SEMI-SINTTICOS)
FLUIDOS QUMICOS(SINTTICOS)
leo solveldo tipo claro
leo solvel geral
leo graxo
leo solvel EP
Soluesverdadeiras
Soluestensoativas
-
20
2.3.2.1 leos Emulsificveis ou Emulses
Uma emulso uma suspenso de gotculas de leo em gua produzidas
por
uma mistura de leo com agentes emulsificantes e outros materiais
(EL BARADIE,
1996; SILLIMAN, 1992).
Segundo Runge e Duarte (1990), as emulses so suspenses formadas
por
gotas de leo mineral em gua, sendo que esta mistura facilitada
pela ao dos
agentes emulgadores5, e acopladores6.
Segundo El Baradie (1996), esses emulsificantes quebram o leo
em
minsculas partculas e as mantm dispersas na gua por longos
perodos.
Conforme Runge e Duarte (1990), os emulgadores so necessrios por
que a
estabilizao das emulses de leo solvel depende de materiais
tensoativos, que
fornecem superfcie de cada gotcula de leo uma carga negativa
para a sua
disperso na gua, sendo que, as cargas eltricas iguais em todas
as gotculas so
responsveis pela repulso entre as mesmas e pela estabilidade da
emulso,
evitando a coalescncia, isto , evitando a unio das gotculas de
leo e separao
da fase oleosa da aquosa. .
Qualquer fenmeno que influa sobre essas cargas eltricas resultar
em
instabilidade das emulses (RUNGE E DUARTE, 1990), sendo que,
segundo
Bataller et al (2004), a separao em duas fases, mesmo que por um
pequeno
tempo, restringir o uso da emulso como fluido de corte por que
ter sua
capacidade de lubrificao reduzida.
Segundo Bataller et al (2004), o fluido de corte concentrado
comercial,
geralmente, contm uma mistura de surfactantes7 aninicos e
no-inicos, sendo
que, as misturas surfactantes aumentam a capacidade de
solubilizao dos
surfactantes e em alguns casos pode facilitar a formao espontnea
de uma
emulso quando o sistema colocado em contato com a gua, uma vez
que a
presena de um surfactante aninico em uma mistura surfactante
fornece carga
negativa para as gotculas de leo da emulso.
5 Emulgadores so tensoativos polares que agem como dispersantes,
uma vez que reduzem a tensosuperficial e formam uma pelcula
monocelular relativamente estvel na interface leo / gua, sendoos
sabes de cidos graxos, as gorduras sulfatadas, os sulfonatos de
petrleo e os emulgadores no-inicos os principais tipos utilizados
(RUNGE E DUARTE, 1990).6 Acopladores so solventes mtuos, que agem
acoplando o leo mineral ao emulgador e tambmcompatibilizando o leo
acabado com a gua, sendo exemplos de acopladores modernos os
lcooissintticos e em desuso os fenlicos, por que so nocivos sade
(RUNGE E DUARTE, 1990).
-
21
De acordo com Silliman (1992), a adio de leos graxos (animal ou
vegetal)
ou outros steres, produzem emulses supergordurosas de enorme
valor lubrificante
e a adio de enxofre, cloro ou fsforo produz fluido com valor
lubrificante maior
ainda, os quais so chamados de emulses de extrema presso.
Segundo El Baradie (1996), as emulses combinam as
propriedades
lubrificantes e no corrosivas do leo com as excelentes
propriedades refrigerantes
da gua, sendo que, a corroso e a contaminao que ocorrem devido
presena
da gua so controladas pela ao dos aditivos anticorrosivos e
bactericidas
respectivamente.
Quanto utilizao de biocidas, conforme Rossmoore e Rossmoore
(1996),
observa-se, inicialmente nos Estados Unidos, a partir dos anos
70, que severas
restries foram impostas a uma grande quantidade de compostos
orgnicos e
inorgnicos, potencialmente txicos, incluindo os compostos base
de fenol e seus
derivados, limitando-os a um residual de 50 ppb no descarte
final, o que requer
ateno especial na seleo dos bactericidas.
Segundo Bartz (2001), os fluidos de corte miscveis em gua
apresentavam,
at pouco tempo atrs, em sua formulao, componentes tais como:
Nitrosaminas
(N-nitrodietanolaminas), formaldedos, substncias orgnicas
contendo parafinas
cloradas e bifenis policlorados, substncias orgnicas contendo
fsforo,
hidrocarbonetos aromticos policclicos (benzo(a)pireno),
substncias contendo boro
e chumbo etc., os quais foram categorizados como substncias
problemticas para a
sade e o meio ambiente, sendo ento removidas e /ou substitudas
ao longo do
tempo.
Importante ressaltar que, segundo Bartz (2001), todas essas
remoes e
substituies devem ser realizadas com vistas meta de no afetar
adversamente a
desempenho dos fluidos de usinagem.
Conforme Bataller et al (2004), as emulses, usualmente, so
obtidas pela
diluio de um fluido de corte concentrado em gua, nas concentraes
adequadas
para cada tipo de operao de usinagem, sendo que, para facilitar
o uso, esse
concentrado deve ser estvel, no viscoso e apresentar uma
aparncia monofsica.
7 Surfactantes so substncias com propriedades tensoativas, isto
, que possuem o poder de seconcentrar na superfcie de um lquido ou
na interface de dois lquidos imiscveis (...,).
-
22
Os fabricantes de fluidos de corte fornecem leos emulsionveis
para o
usurio misturar com a gua. Esta mistura pode variar de 1:100 at
1:5 partes de
leo para gua.
Conforme apresentado na figura 1, segundo El Baradie (1996), os
quatros
(04) tipos principais de leos emulsionveis so:
Tipo geral: so fluidos leitosos com gotculas de 0,005 mm a 0,2
mm de
dimetro, sendo comumente utilizados em diluies de 1:10 a 1:40,
sendo
empregados em processos de usinagem geral.
Tipo claro ou translcido: contm menos leo, com maiores propores
de
inibidores de corroso e consideravelmente maiores quantidades de
emulsificantes
do que as emulses leitosas. Consistem de uma disperso de leo com
minsculas
gotculas de leo as quais so mais amplamente distribudas e uma
vez que h
menos disperso da luz transmitida, o fluido menos opaco e o
resultado um
lquido translcido. Esses leos geralmente so empregados em
operaes de
retificao ou em servios leves de usinagem.
leos graxos emulsificveis (solveis): so compostos por leos
graxos de
origem animal ou vegetal ou outros steres adicionados aos leos
minerais para
fornecer um tipo de fluido com propriedades lubrificantes
intensificadas.
leos emulsificveis com EP (Efeitos de Extrema Presso): esses
leos
contm enxofre, cloro ou fsforo para melhorar a eficincia da
lubrificao. Esses
fluidos so comumente indicados para as operaes mais pesadas,
onde a
capacidade de lubrificao dos leos emulsificveis e as
propriedades de
refrigerao dos leos de corte so inadequadas.
De acordo com El Baradie (1996), as emulses com propriedades
lubrificantes so mais eficientemente empregadas em operaes de
corte com alta
velocidade e baixa presso acompanhada por considervel gerao de
calor. Elas
podem ser utilizadas para praticamente todas as operaes de corte
leves e
moderadas, assim como, na maioria das operaes pesadas, exceto
aquelas que
envolvem materiais extremamente difceis para usinar.
2.3.2.2 Fluidos qumicos ou sintticos
De acordo com Rios (2002), os fluidos qumicos ou fluidos
sintticos, que
tambm so chamados de solues verdadeiras, so totalmente isentas
de leo de
-
23
qualquer natureza, seja animal, mineral ou vegetal, sendo que,
este tipo de fluido de
corte miscvel com a gua, ou seja, uma vez misturados impossvel
separ-los.
Os fluidos qumicos ou sintticos so solues qumicas constitudas
de
substncias, inorgnicas e/ou outros materiais, dissolvidas em gua
e que no
contm leo mineral, sendo que, todos so refrigerantes e alguns so
tambm
lubrificantes (EL BARADIE, 1996).
RUNGE e DUARTE (1990), posicionam estes fluidos na categoria
solues
dentro do tipo fluidos de cortes solveis em gua.
Segundo Silliman (1992), El Baradie (1996), esses fluidos podem
conter
materiais inorgnicos tais como: boratos, molibdatos e fosfatos,
para fins de inibio
da corroso e reduo da dureza da gua e substncias orgnicas tais
como:
aminas e amidas, para proteo suplementar anticorroso, sabes e
agentes
umectantes, com a finalidade melhorar a lubrificao e reduzir a
tenso superficial.
Acrescentam ainda que lcoois complexos so comumente utilizados
como agentes
umectantes, assim como, compostos de cloro, fsforo e compostos
de enxofre para
lubrificao qumica e os germicidas, para controlar o crescimento
de bactrias.
Segundo El Baradie (1996), o uso de fluidos contendo nitritos
podem
representar um perigo e estavam sob reviso nos Estados Unidos da
Amrica pelo
Instituto Nacional de Sade e Segurana Ocupacional (NIOSH, sigla
em ingls) e de
acordo com Runge e Duarte (1990), foi provada a presena, em
fluidos de corte
solveis contendo nitritos e alcanolaminas, a presena de
n-nitrosodietanolamina,
material sob suspeita de ser cancergeno.
SILLIMANN (1992), EL BARADIE (1996) e MOBIL OIL (1983 apud
QUEIROZ,
2001), classificam os fluidos qumicos em dois (02) grupos
gerais, quais sejam: tipo
soluo verdadeira (sem agente umectante) e tipo soluo tensoativa
(com agente
umectante).
2.3.2.2.1 Tipo solues verdadeiras
As solues verdadeiras, isto , sem agentes umectantes, tambm
so
chamadas de solues qumicas ou fluidos qumicos para retificao,
sendo
constitudas de inibidores de corroso, agentes sequestrantes,
aminas, fosfatos,
boratos, glicis ou xidos de etileno ou de propileno condensados.
Alguns destes
fluidos contm inibidores de corroso altamente desenvolvidos,
tais como, nitrito de
sdio para ferro fundido, trietanolamina para ferro fundido e ao
e o
-
24
mercaptobenzothiazole de sdio para reduo da corroso no lato,
zinco e alumnio
(EL BARADIE, 1996).
Segundo Silliman (1992), o grupo de fluidos qumicos sem
agentes
umectantes, usualmente, no apresentam boa capacidade
lubrificante e muitas
deixam depsitos cristalinos produzidos pela evaporao da gua, o
que,
eventualmente, interfere no funcionamento da mquina. Entretanto,
segundo Runge
e Duarte (1990), oferecem boa proteo anticorrosiva e boa
refrigerao, sendo,
geralmente, usados como fluidos para retificao de desbaste.
As solues verdadeiras so usadas com diluies de at 1:50, quando
se
busca que entre suas funes predomine a preveno da corroso, ou,
at 1:100
nas operaes de usinagem onde se deseja que predomine uma alta
refrigerao e
uma ao preventiva moderada contra a corroso (QUEIROZ, 2001).
As solues verdadeiras tm aparncia clara, mas, freqentemente,
so
oferecidas coloridas para indicar sua presena na gua (EL
BARADIE, 1996).
2.3.2.2.2 Tipo solues tensoativas (com agente umectante)
Segundo Silliman (1992), as solues tensoativas com agentes
umectante e
lubrificante apresentam baixa tenso superficial e boas
propriedades anticorrosivas.
De acordo com el Baradie (1996), os fluidos qumicos do tipo
tensoativos so
solues coloidais compostas de substncias orgnicas e inorgnicas
dissolvidas na
gua com agentes umectantes, isto , com aditivos tensoativos,
sendo que, estes
agentes umectantes melhoram a ao umectante da gua e promovem
maior
uniformidade tanto da dissipao do calor quanto da ao
anticorrosiva.
Os agentes umectantes permitem que o fluido se espalhe mais
eficientemente
sobre as superfcies metlicas, aumentando as suas propriedades de
refrigerao e
mesmo no contendo leo, a lubrificao qumica proporcionada pelos
agentes
umectantes proporciona suficiente poder lubrificante para
operaes de severidade
moderada de corte. (RUNGE E DUARTE, 1990).
O aumento da quantidade e a melhora na distribuio dos
concentrados
produzem solues que variam de cores claras a transparentes, at
totalmente
opacas. O percentual de diluio pode ser de uma parte de
concentrado para 10 a
40 partes de gua.
Segundo El Baradie (1996), as solues tensoativas EP possuem
caractersticas similares s solues tensoativas com agentes
umectantes, porm,
-
25
contm aditivos que conferem propriedades de extrema presso, tais
como, enxofre,
cloro e fsforo melhorando as propriedades lubrificantes.
Segundo Queiroz (2001), as solues tensoativas possuem
excelente
capacidade de refrigerao, boas umectao, boa proteo anticorrosiva
e sofrem
menos a ao de microorganismos, mantendo um pH mais estvel,
sendo,
normalmente utilizadas em operaes de retificao, mas, tambm,
podem ser
empregadas em outras operaes de alta velocidade de corte e foras
de corte
reduzidas.
Apesar de seu grande uso, hoje, na indstria, sabe-se que as
mesmas
possuem uma srie de inconvenientes: so mais caras do que as
emulses
convencionais; sua alta estabilidade cria problemas de descarte
e de determinao
de sua concentrao; tendem a concentrar-se com o uso; sua forte
ao detergente
tende a desengraxar ou eliminar o leo lubrificante de vrias
partes das mquinas
(QUEIROZ, 2001).
Segundo Rios (2002), os fluidos sintticos so facilmente
removveis das
peas, no exigindo nenhum tipo de sistema desengraxante mais
complexo.
2.3.2.3 Fluidos semi-sintticos
Segundo El Baradie (1996), os fluidos semi-qumicos ou
semi-sintticos so
essencialmente, uma combinao de fluidos qumicos e leos solveis
em gua,
sendo que, esses fluidos, atualmente, so emulses qumicas que
contm somente
uma pequena quantidade de leo mineral emulsificvel, cerca de 5 a
30% de fluido
bsico, o qual adicionado para formar uma soluo translcida
estvel. Desde que
os usuais aditivos EP possam ser incorporados, o desempenho da
lubrificao pode
ser variado para permitir o uso desses fluidos tanto para
servios de usinagem
moderados quanto pesados e aplicaes de retificao. Os fluidos
semi-qumicos
combinam as melhores qualidades dos fluidos qumicos e dos leos
emulsificveis.
As vantagens e limitaes so similares quelas descritas para os
fluidos qumicos,
exceto que, os fluidos semi-qumicos apresentam melhores
propriedades
lubrificantes do que os fluidos qumicos. A aparncia desses
fluidos clara e
apresentam melhor controle da corroso e rancidificao do que os
leos
emulsificveis.
Segundo Runge e Duarte (1990), os fluidos semi-sintticos
apresentam um
teor de leo mineral menor que os leos solveis (menos de 50% no
fluido
-
26
concentrado). Possuem alto teor de emulgadores, e,
conseqentemente, formam
glbulos de leo menores, o que resulta em emulses translcidas ou
transparentes
o que faz com que, freqentemente, sejam confundidas com as
solues. Este tipo
de fluido apresenta boas propriedades de umectao e de lubrificao
e baixo
potencial de corroso e de ataque bacteriano. Geralmente possuem
suficiente poder
lubrificante para aplicaes moderadas a pesadas. Com melhores
propriedades de
umectao que os leos solveis convencionais, permitem mais altas
velocidades e
avanos. Possuem usualmente propriedades de decantao e de limpeza
(devido ao
mais alto teor de detergentes) do que os leos solveis
convencionais, contribuindo
assim, para mais longa vida til nos sistemas de refrigerao.
Devido ao baixo teor
de leo no fumaceiam e acarreta menor formao de nvoas.
Segundo Queiroz (2001), os fluidos semi-sintticos so concebidos
para
atender s exigncias tanto de uma boa refrigerao como de uma
razovel
lubrificao. Basicamente, resultam da combinao dos fluidos
sintticos e das
emulses, com o acrscimo das seguintes caractersticas: Menor teor
de leo
mineral (p. ex: 10 a 45%) do que quando comparado s emulses.
Menor teor de
emulsificadores ou substncias tensoativas. So durveis e
resistentes aos
microorganismos com a vantagem de no possurem o inconveniente
potencial
corrosivo dos fluidos sintticos ou os problemas de estabilidade
das emulses.
2.3.3 Gases como fludos de corte
Segundo El Baradie (1996), os lubrificantes gasosos parecem
muito atrativos
quando a penetrao do fluido de corte um problema a ser
considerado e o ar tem
sido utilizado na usinagem a seco, assim como, gases tais como o
Argnio, Helio e o
Nitrognio so algumas vezes utilizados para prevenir a oxidao da
pea e dos
cavacos, mas os altos custos, geralmente, inviabilizam
economicamente sua
aplicao em produo.
Pahlitzsch (1951 apud Shaw, 1984) detectou sensveis melhoras na
vida da
ferramenta de corte testando o dixido de carbono e o nitrognio e
concluiu que esta
melhoria seria devida ao efeito da excluso do oxignio. Simon
(1992), por sua vez,
relatou que o uso desses fluidos pode ser econmico na reduo do
desgaste de
ferramentas de carbono na usinagem de ligas de titnio e outros
materiais.
Segundo Silva, Bianchi e Oliveira (2005), gases como o CO2, os
quais
possuem ponto de ebulio abaixo da temperatura ambiente, podem
ser
-
27
comprimidos e injetados na regio de corte promovendo sua
refrigerao, entretanto,
grandes gradientes trmicos devem ser evitados, visando impedir
distores nas
peas, surgimento de tenses residuais etc.
De acordo com Alves (2005), a vantagem da utilizao de gases
inertes para
fins de refrigerao reside no fato destes possibilitarem um
aumento do poder
refrigerante na regio de corte, ausncia de contaminao da pea e
dos cavacos,
alm de permitirem uma visualizao mais clara da regio de
corte.
Considerando que as operaes de corte so foco de ateno para a
proteo do meio ambiente, Liu et al. (2004), apresentaram um
experimento cujos
resultados demonstraram que utilizando vapor dgua como
refrigerante e
lubrificante, comparativamente com o corte a seco, ar comprimido
e fluido de corte
emulsificvel, consegue-se, entre outras, melhorias tais como: a
reduo das foras
de corte, do coeficiente de frico, do coeficiente de deformao do
cavaco, da
temperatura de corte, alm de ter as vantagens de ser barato,
livre de poluio e
no necessitar de descarte ou reciclagem, o que demonstra ser uma
tcnica de corte
verde, isto , trata-se de uma boa prtica ambiental.
Segundo Stanford, Lister e Kibble (2007), estudos e pesquisas
esto sendo
empreendidos com o objetivo de reduzir ou at mesmo eliminar
totalmente a
dependncia dos fluidos de corte, sendo que, um ambiente de corte
rico em
nitrognio demonstrou oferecer uma significativa melhoria para a
vida de ferramenta
e pode, agora, ser considerado como uma alternativa limpa para
os fluidos de corte
convencionais.
2.3.4 Pasta e lubrificantes slidos
Segundo Silva, Bianchi e Oliveira (2005), dentre as pastas e
lubrificantes
slidos, existem aqueles que so aplicados manualmente sobre a pea
e na
ferramenta em operaes de mandrilhamento e, em alguns casos,
rebolos so
impregnados com lubrificantes slidos, durante o processo de
fabricao, sendo
que, os lubrificantes slidos mais utilizados para operaes de
elevada severidade
so a grafite, o bissulfeto de molibdnio, alguns tipos de pastas,
sabes e ceras.
Considerando que o fluido de corte a principal fonte poluio em
processos
de usinagem, Reddy e Rao (2005), investigaram o papel do
lubrificante slido como
uma tecnologia ambientalmente limpa para alcanar o desejvel
controle da
temperatura durante o corte. Em sua experincia utilizaram
grafite e bissulfeto de
-
28
molibdnio para a usinagem com ao AISI 1045, utilizando
ferramentas de diferentes
geometrias, sendo que, os resultados indicaram que h uma
considervel melhoria
no desempenho do processo quando comparado com a aplicao do
fluido de corte
convencional. A utilizao dos lubrificantes slidos demonstrou ser
bem sucedida na
reduo das foras de corte e da energia especfica, no acabamento
da superfcie e
no tamanho dos cavacos, sendo que, a experincia revelou tambm
que a frico
entre a pea e a ferramenta reduziu significativamente ao se
utilizar o bissulfeto de
molibdnio quando comparado com a grafite e o fluido
convencional. Entretanto,
apesar do sucesso obtido na lubrificao, recomendam ateno e
maiores estudos
quanto aos quesitos relaci