¿Por qué es necesario un colector de Neblinas?

En aplicaciones de maquinados, donde se desbasta parcialmente una pieza metálica para conseguir una morfología determinada, el uso de un fluido refrigerante es una necesidad.  El contacto continuo de una herramienta de corte con la pieza a altas revoluciones genera un alto contenido de calor a consecuencia de la fricción.  Este calor debe ser removido para evitar deformaciones, y con tal propósito se emplea un fluido de enfriamiento.  Este fluido puede ser un aceite puro, o bien un soluble que resulta de mezclar una baja proporción de un aceite con agua y con la ayuda de aditivos. 

Durante el proceso del maquinado, el soluble es agregado mediante líneas de inyección tipo toberas a las cuales se suministra el fluido refrigerante desde una bomba de recirculación.  Según la necesidad del proceso, la bomba puede ser de alta o de baja presión.  Una vez en contacto con el proceso del maquinado, el fluido absorbe el calor generado y es sujeto al efecto de la fricción de metales produciéndose una neblina de aceite o de soluble.  La neblina, como contaminante en el aire, está conformada por minúsculas gotas de líquido en el rango de menos de una micra hasta 10 micras o más.  Esta constitución de gotas micrónicas de la neblina tiende a formar una nube que se esparce por el medio ambiente y que eventualmente se deposita en superficies, tales como equipos, tableros, mesas y el piso de la planta.

 

Según NIOSH (*) , Instituto Nacional para la Seguridad y Salud Ocupacional del gobierno de los Estados Unidos, los fluidos de metalmecánica (MWF), como denominan la neblina de maquinados y otros procesos de metalmecánica, producen en usuarios expuestos a los mismos, un riesgo sustancialmente mayor de sufrir enfermedades respiratorias y de la piel.   Por este motivo, para reducir el riesgo potencial resultante de la exposición a estos contaminantes NIOSH recomienda un nivel permisible máximo de exposición (PEL) de 0.4 mg./m3.  Entre los riesgos potenciales a la salud que refiere el documento de NIOSH citado son asma, cáncer y dermatitis.  Referencia importante se hace a la potencial presencia de bacteria en estos fluidos por la presencia de aceites que favorecen el crecimiento de la contaminación biológica.

(*) Datos de la publicación a que se hace referencia:

Otros riesgos asociados con la dispersión de neblinas de maquinados son:  superficies resbalosas, afectación en circuitos eléctricos y electrónicos, contaminación de serpentines de enfriamiento en unidades de aire acondicionado, etc.  Por tal motivo, su falta de control conlleva una inversión importante en trabajos de limpieza y de mantenimiento.  

 Además de los riesgos, la perdida continua de fluido de refrigerante representa un costo importante considerando que estos fluidos, por su nivel de especialización, tienden a ser altamente costosos.

Con el propósito de resolver la dispersión descontrolada de neblinas de aceites en procesos de maquinados, se sigue una estrategia que podemos resumir en los siguientes puntos:

• Contención
• Captura del aire contaminado
• Transporte
• Filtración del aire
• Descarga del aire limpio y destino del contaminante.

Contención de neblinas

Los equipos modernos de maquinados, denominados maquinas CNC, se diseñan con cabinas cerradas que promueven precisamente la contención de la neblina.  Sin embargo, esta contención solo se consigue de manera parcial durante el maquinado por la falta de hermeticidad del encerramiento.  Por otro lado, durante el proceso de retiro de la pieza maquinada y alimentación de la pieza a maquinar, la neblina tiende a liberarse al ambiente con la apertura de la puerta de acceso.  Existen también equipos que por su naturaleza son abiertos, y en estos casos es necesario diseñar campanas de captura susceptibles que no interfieran con el proceso.

Captura del aire contaminado

Una vez que se consigue la contención, aun cuando sea parcial, es necesario succionar del interior de la cabina de la CNC para provocar una presión negativa respecto a la presión del ambiente circundante.  Esto evita que la neblina generada al interior pueda escapar al ambiente abierto pues por diferencia de presiones, el aire circundante estará ingresando por todo espacio abierto con el propósito de suplir el vacío provocado al interior.  Esta acción de extracción del aire del interior, si es lo suficiente en volumen y velocidad, dará tiempo para evacuar la cámara de la CNC antes de la apertura de la puerta, evitando así el escape de la neblina. 

Transporte del aire

El aire contaminado con neblina de aceite requiere moverse del punto de captura hasta el equipo generador del vacío para su posterior filtración.  Este transporte ocurre mediante ductos.  En estos conductos el aceite tiende a condensarse parcialmente provocando fugas de aceite que gotea por uniones, etc. También, los ductos tienden a la formación de hongos y bacterias en su espacio interior y son un riesgo de flamabilidad cuando se opera con aceite puro.  Lo anterior sugiere que el uso de ducto de transporte se minimice al máximo.

Filtración del Aire

La filtración es la parte retadora de esta estrategia. Consiste en la acción de retirar del aire la neblina de aceite que lo contamina, de tal modo de poder liberar al ambiente de la planta un aire con una calidad mínima respirable.  En este punto se presentan dos tecnologías para el propósito:

Tecnología con filtros

Es la tecnología tradicional empleada desde el primer intento por filtrar el aire contaminado con neblina de aceite.  En este caso se emplean varias etapas de filtros mecánicos para ir colectando las gotas del aceite empezando por las de mayor tamaño y finalmente las mas finas.  Típicamente se emplean de 3 a 4 etapas cuya característica es que a medida que se avanza de la primera a la última, la frecuencia de cambio requerida va siendo menos frecuente; pero el costo de reemplazar los filtros crece geométricamente.  El empleo de esta tecnología deriva por lo regular en el abandono del reemplazo de filtros considerando lo altamente costoso de este mantenimiento.  Cabe recordar que al costo de adquisición de filtros es necesario agregar el costo de deshecho de estos como un residuo peligroso.  En esencia lo que hace de esta tecnología improcedente en la practica es que en este caso los filtros colectan el aceite reteniéndolo en los mismos y por su naturaleza no es posible el limpiar y regenerar el medio filtrante para su reutilización.

Tecnología de separación

Después de décadas de investigación, un científico sueco consiguió idear un modo practico de separar la neblina de aceite en una corriente de aire contaminada.  Su invención consiste en el empleo de una torre de discos fabricados de un polímero, que cuentan con una geometría particular que permite que exista una minúscula separación (500 micras) entre uno y otro y respetando un ángulo de inclinación.  La torre en su construcción concentra cientos de estos discos haciendo un elemento muy compacto.  Esta torre al hacerla girar a altas revoluciones y con ayuda de un rotor de alabes en la parte superior, induce un flujo de aire que permite la extracción del aire contaminado de la cabina de maquinado de la CNC.  El aire contaminado es dirigido por fuerza centrifuga a pasar por el espacio entre discos donde sucede un mecanismo de coalescencia de partículas.  Este fenómeno físico ocurre cuando las partículas se distribuyen en un patrón de variedad de diámetros, donde prevalece un gran número de partículas con baja masa vs un número limitado de partículas con alta masa. 

La coalescencia ocurre cuando partículas de masas similares se juntan para crecer su masa incrementando de este modo su inercia.  El diseño del espacio entre discos favorece este proceso de tal modo que el sistema consigue separar un 99.9% de las partículas de 1 micra o mayores.  Los equipos fabricados por la compañía sueca titular de la patente 3NINE, INC., www.3nine.com, complementan su eficiencia usando un filtro final de grado HEPA H13 con una eficiencia final del 99.9% hasta partículas de 0.3 micras o mayores. 

Esta eficiencia final asegura un aire continuo super limpio que se descarga a planta; mientras que la neblina separada es regresada al sistema de la CNC.  El mantenimiento en este caso se reduce a una limpieza preventiva anual y al reemplazo del filtro HEPA, cuya vida útil se alarga debido a que su función consiste solo en filtrar el equivalente al 0.1% de la masa de las partículas.

Descarga del aire limpio y destino del contaminante.

Lo deseable en todos los casos es el poder descargar el aire ya filtrado al propio ambiente de la planta de manufactura.  Los motivos son:  evitar descargas ambientales sujetas a normas; crear una presión negativa en el edificio como consecuencia de la suma de extracciones; extraer aire interior que en muchos casos ha sido previamente acondicionado por un sistema HVAC; emplear redes de ductos que dificultan la operación y que serian necesarios para conducir el aire al exterior.   

En conclusión, la recomendación es considerar como plan A siempre el uso de sistemas separadores de neblinas vs el plan B, que consistiría en emplear sistemas con filtros de reemplazo.  Esperamos que nuestra descripción de esta problemática y la enumeración de los detalles a considerar para su solución, permitan a tu empresa una toma de decisión en este tema que sea la optima y con menor costo operativo.  Te invitamos a contactarnos y con gusto agendar una visita en tu empresa, a fin de evaluar y recomendar la mejor solución.  Esperamos poder servirte.