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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
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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
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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.
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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.
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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;
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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).
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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
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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
-
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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
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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.
-
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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)
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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).
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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).
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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).
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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
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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).
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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 (...,).
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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
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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
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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,
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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
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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
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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
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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