Recomendaciones para el reciclaje y reutilización de viruta
Recomendaciones para el reciclaje y reutilización de viruta
Comunicate con el proveedor:
!noticia guardada!
No solo es un tema de costos, sino también de cuidado ambiental. El reciclaje de residuos de metal y de viruta se está empezando a generalizar desde diversos frentes tales como la correcta manipulación en la producción, la recolección de desperdicios y la iniciativa de fabricantes de herramientas para darle nueva vida a sus productos usados, entre otros. En este artículo, la autora advierte que además de lo anterior, la academia ha encontrado un nicho de estudio valioso que generará, seguramente, mejores tecnologías para reciclar metales y, sobre todo, resultará en mejores prácticas de producción extendidas a empresas de todo tipo y tamaño.
¿Cuánta materia prima se gasta y se desperdicia en la producción de una herramienta? Esta fue la pregunta que en 2013 intentaron responder los profesores Giovanni Loglisci, Paolo Claudio Priarone y Luca Settineri del departamento de Gestión e Ingeniería de Producción del Politécnico de Torino, en Italia, en un estudio titulado “Fabricación de herramientas de corte: una perspectiva de sostenibilidad” y cuyos resultados fueron presentados en la 11va Conferencia Mundial en Manufactura Sostenible.
Conscientes de que, en los últimos años más que antes, la sostenibilidad se ha convertido en un gran desafío para los sistemas de fabricación debido a la creciente preocupación por el consumo energético y el impacto ambiental asociado de los procesos, estos profesores se dieron a la tarea de adentrarse en la producción de un macho, desde la materia prima hasta el producto terminado, con miras a determinar las diferentes variables que intervienen en un proceso de mecanizado en relación con la cantidad de recursos invertidos.
Concretamente, se analizó el proceso productivo de los machos helicoidales M10, herramientas de corte diseñadas para la manufactura de agujeros roscados. Los machos están hechos de una aleación de acero rápido (HSS) y tungsteno producido mediante metalurgia de polvos, y sometidos a una operación de posprocesamiento en frío. La materia prima fue suministrada en barras redondas, con una dureza máxima esperada de 320 HB. Las barras eran de 10.5 mm de diámetro y 3200 mm de longitud.
CONTACTE A NUESTRO PROVEEDOR RECOMENDADO PARA SOLUCIONES EN TAPAS Y TAPONES PARA ENMASCARAR EN PROCESOS DE ALTA TEMPERATURA, DANDO CLIC ACÁ.
La primera etapa del mecanizado fue realizada por un torno de cabezal deslizante Citizen L20 CNC, equipado con un cargador de barras automático. Otras operaciones de corte realizadas fueron: ejecución de agujeros de centro, torneado externo longitudinal y fresado de la sección transversal cuadrada en un extremo de la herramienta a partir del componente semiterminado. Después, el macho fue tratado térmicamente al temple.
El vástago de la herramienta fue rectificado (segunda etapa de manufactura) para conseguir los valores de tolerancia deseados con una rectificadora cilíndrica Zema CNC. Después de esta operación, las tres flautas fueron obtenidas (tercera etapa de manufactura) usando una rectificadora Walter retro equipada por TAMIC (Modelo TGG-SH-20-IC), y específicamente diseñada para maquinar este tipo de geometrías. Finalmente, en una rectificadora GBA CNC, las roscas fueron producidas (cuarta etapa de manufactura).
Cada etapa involucró diferentes herramientas de corte. Para la primera etapa, brocas de centros, tronzadoras, insertos para fresado externo, y cortadores para el inserto de fresado fueron usados. Además, cuatro diferentes ruedas de rectificado fueron empleadas para el maquinado del vástago, las flautas, el punto espiral y las roscas. Para cada caso, el consumo de la herramienta fue asignado a cada unidad individual producida.
CONSULTE LOS CATÁLOGOS DESTACADOS PARA LA INDUSTRIA METALMECÁNICA, AQUÍ.
La pérdida de material en la pieza de trabajo, debido a la remoción de viruta, fue obtenida directamente a través del software CAD/CAM instalado en las unidades de control de las máquinas herramienta. El material sobrante de la barra HSS fue pesado y subdividido según el número de machos producidos por una misma barra.
Los resultados presentados por los investigadores abarcan el consumo de energía, material, aceite y herramientas. Enfocándonos solo en lo analizado respecto a la pérdida de material, la Figura 1 indica lo sucedido en cada etapa. Los valores porcentuales producidos en las operaciones de maquinado (torneado, fresado y rectificado) están obviamente relacionados con las diferentes geometrías obtenidas en el macho durante cada fase, siendo el torneado, el fresado y el rectificado de roscas los procesos que más y menos material consumieron, respectivamente.
Además, cada barra no pudo ser procesada para todos los 3200 mm de longitud, y esto se debe a dos razones principales. En primer lugar, un mínimo de longitud de barra es requerido para asegurar una sujeción rígida en el chuck del torno CNC. En segundo lugar, la longitud de la barra no es un múltiplo exacto de la longitud de la herramienta. Como resultado, el material sobrante de la barra también fue compartido para cada macho producido: el valor experimentalmente medido de 0.17 kg (en promedio), para cada barra, fue dividido entre el número de herramientas producidas con cada una, resultando en un 15.8% del total del material perdido.
Como conclusión de esta investigación, los profesores resaltan que cada una de las etapas de maquinado realizado pueden ser optimizadas, incluso si algunas restricciones tecnológicas no pueden ser superadas. “Por ejemplo, la viruta producida por todas las operaciones de corte resultó en una reducción de peso del 44.5% de la porción de material en bruto requerido para la manufactura de un solo macho. Este valor difícilmente puede ser reducido durante el proceso de manufactura, a menos que se cambiase la geometría del macho (en la etapa de proyecto) o la geometría de la pieza de trabajo (si es económicamente posible). Es este contexto, el análisis puede ser extendido a la comparación entre el uso de piezas sinterizadas near-net-shape con geometrías similares a las del producto terminado, en vez de barras de aleación WC.
¿Qué hacer?
Todo proceso de maquinado produce viruta. En la búsqueda de procesos cada vez más amigables con el medio ambiente, pero también en la constante necesidad de optimizar procesos y ahorrar en costos, son muchas las compañías que intentan recuperar y reciclar la mayor cantidad de sus residuos de manufactura y, en este sentido, la medición de cuánta materia prima se desperdicia y se consume —como en el estudio anterior— es fundamental.
En el caso en el que, como en el estudio presentado, su taller no pueda evitar disminuir la cantidad de viruta producida, el paso siguiente es pensar: ¿qué hacer con la que produzco? Aunque una rápida revisión a la literatura existente podría llevar a la conclusión de que el manejo responsable, el reciclaje y la reutilización de viruta ya son prácticas reconocidas o incorporadas dentro de los talleres de maquinado, lo cierto es que, aterrizado a la realidad latinoamericana, botar la viruta sigue siendo una práctica extendida, aunque la venta de la misma se está expandiendo entre la industria.
COTICE PRODUCTOS INDISPENSABLES EN TODA FÁBRICA:
- CUBIERTAS EN VINILO (PVC)
- TAPONES PARA ENMASCARAR EN PROCESOS DE ALTA TEMPERATURA
- TAPONES EN POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (LDPE) DE BAJO PRECIO
- PROTECTORES PARA ROSCAS, TUERCAS, TORNILLOS Y BIRLOS
- CUBIERTAS Y TAPONES EN SILICÓN Y EPDM, CON RESISTENCIAS DE 260ºC A 343º
Lo primero que hay que saber es que la viruta procedente de un proceso de maquinado, al estar mezclada con fluidos de corte, es difícil (más no imposible) de reciclar. Algunos almacenan estos residuos en un cuarto destinado para tal fin dentro del mismo taller. Otros cuentan con maquinaría que les permite separar la viruta del fluido, así como los diferentes tipos de metales (ferrosos y no ferrosos), y compactar el producto final para venderlo a un tercero que se encarga de su disposición/reutilización; y otros hacen lo último sin separar la viruta.
Pero, ¿por qué reciclar? Más allá de que es lo “políticamente correcto” y amigable con el planeta, es una opción que —dependiendo de las cantidades de viruta que usted produzca— puede significarle ganancias. Hay que tener en cuenta que, según la Asociación Mundial de Acero (worldsteel) en 2016 el mundo produjo 1,600 toneladas de acero, para 2018 el estimado que la demanda del mismo alcance los 1,648.1 y que, cuando usted compra acero, siempre está comprando acero reciclado.
Se prevé que la demanda de esta materia prima aumente en países como Egipto, Brasil, Argentina y México, principalmente proveniente del sector automotriz, y teniendo en cuenta que es un material no renovable, ese cuarto lleno de “desperdicios” en su taller, podría ser realmente un nuevo generador de ingresos.
Según worldsteel, toda la viruta resultante de la producción de acero en sí misma, así como la del procesamiento posterior (conocida como precomsumo o prompt) se recoge y recicla directamente en el proceso de producción de acero. “El contenido reciclado de cualquier producto de acero puede variar de 5 a 100%. El acero a base de viruta o rebaba representa aproximadamente el 25% de la producción mundial de acero”.
Adicionalmente, el Instituto de Industrias dedicadas al Reciclaje de Metal (ISRI) destaca que la derrama económica del reciclaje de metal en 2010 fue de más de USD 64,000 millones solo en Estados Unidos. Ese año, EE.UU. exportó casi USD 30,000 millones en chatarra a más de 150 países, incluyendo materiales ferrosos y no ferrosos valorados en más de USD 16,000 millones.
El principal mercado final para la viruta de la industria metalmecánica es, también, el comienzo del ciclo de vida: las plantas de acero. Estas instalaciones usan entre el 30 y 40% de la rebaba comprada a los talleres, así como la conocida como “home scrap”, o residuos producidos en el mismo proceso de fabricación de acero. Según la Sociedad Americana de Fundición, las empresas dedicadas a la fundición dependen del reciclaje de metales para obtener una fuente de materia prima sostenible y rentable y, sin el uso de materiales reciclados, el precio de la fundición aumentaría entre un 20 y 40%.
En la práctica, y según lo referencia el reporte, “Recycling rates of metals”, del Programa de las Naciones Unidas para el Ambiente (UNEP), la efectividad del reciclaje depende de tres factores: el primero es el económico, porque el valor neto del material descartado debe ser lo suficientemente alto para justificar el costo y el esfuerzo de reciclar; el segundo es el tecnológico, y allí hay preguntarse si la viruta y su forma final posibilita o dificulta el proceso de reciclaje; y el tercero es el social, en la medida de si existen localmente campañas que promuevan y estimulen este reciclaje.
Recursos disponibles
Atendiendo el segundo aspecto, la gama de soluciones para manejo, disposición y separación de viruta en la industria metalmecánica es amplia. Por ejemplo, los tanques de decantación se utilizan para separar la mayoría de las virutas más grandes y pesadas del refrigerante. Su función principal es reducir la carga de viruta mediante la eliminación de las más grandes antes de que sean llevadas por un transportador al filtro primario. Este tipo de tanques son utilizados tan solo como un procedimiento inicial en el itinerario de separación ya que las virutas más pequeñas se mantienen suspendidas junto con los líquidos.
Otro recurso es la separación magnética, diseñada específicamente para separar los materiales ferrosos y no ferrosos. Generalmente son barras o placas que recogen el material ferroso y una vez magnetizado, este se remueve del imán (manual o automáticamente dependiendo del sistema) para ser llevado posteriormente a un trasportador.
Una opción similar son imanes que se instalan sobre una banda transportadora que lleva el material en línea. Se usan principalmente en la industria de extracción y reciclaje para proteger, limpiar y separar materiales. Los modelos automáticos descargan materiales ferrosos a través de una cinta transportadora o un alimentador vibratorio.
Por su parte, en la compactación de viruta, una mezcla de rebaba impregnada de refrigerante se lleva a una máquina por medio de una cinta transportadora. Una vez en el equipo de briquetting, un cilindro compresor hidráulico se encarga de comprimir la viruta y de ejercer suficiente presión para que el refrigerante salga de la mezcla y para que el volumen de la carga inicial se reduzca de 20 a 1. Esta operación elimina cerca del 98% del refrigerante de las virutas y permite que un gran volumen de ellas sea fácilmente transportado debido al pequeño tamaño de las briquetas.
De acuerdo con un proyecto de la Universidad Politécnica de Worcester y de Saint-Gobain Abrasives que analizó algunas de las técnicas disponibles para el reciclaje de estos residuos, la compactación es ideal para las empresas con poco espacio de almacenamiento. “Ser capaces de almacenar más chips, ahora en su forma comprimida, significa que una empresa puede producir más chips, lo que significa están que fabricando más producto. Este aumento en la producción también causará un aumento en ganancias para la compañía”, indica el informe.
Después de los procesos de separación mencionados, los metales residuales se someten a una refinación secundaria. Las plantas de reciclaje clasifican la viruta y, para convertirse en una materia prima utilizable, deben purificarse hasta el punto en que cumplan con las especificaciones conocidas. La viruta con propiedades similares es cargada en grandes hornos y calentada a la temperatura de fusión adecuada para el metal. En el proceso de refinamiento se forman residuos que flotan hasta la parte superior del metal fundido y luego son removidos. El metal fundido luego se prueba y se refina aún más para cumplir con los estándares de calidad deseados. Una vez que alcanza las características necesarias, se transfiere a un recipiente de enfriamiento, matriz de lingote, o se vierte directamente en un molde para solidificar.
En cuanto a la separación de viruta de materiales no ferrosos, para esta se requieren eddy currents, clasificación por inducción y una selección manual para separar las numerosas aleaciones. Según el estudio de la Universidad Politécnica de Worcester, algunos metales no ferrosos o “especiales” rara vez se reciclan porque, por lo general, se usan en pequeñas cantidades o aplicaciones complicadas, y su valor y volumen relativo no justifican el costo requerido para la separación y el reciclaje.
El reciclaje también se extiende a las herramientas
Sandvik Coromant implementó un programa de reciclaje de herramientas de metal duro —que incluye plaquitas y herramientas rotativas— que le ha permitido reembolsar a sus clientes entre un 2 y un 4 % de sus compras anuales de metal duro y recuperar cerca del 80% del metal duro que vende.
Para lograrlo, Sandvik deja contenedores de reciclaje en las instalaciones de sus clientes y les indica el precio por kilo de carburo a precio del mercado. También se solicita por escrito la confirmación de que se trata 100% de carburo o realiza una visita al taller para verificar el scrap recolectado. Sandvik solicita al cliente tener este scrap debidamente embalado y empaletado para exportación y se encarga de recuperarlo utilizando transporte ecológico certificado. El cliente debe suministrar una factura para poder programar la recolección por parte de la empresa transportadora.
Una vez recolectado, este material se lleva a las instalaciones de Sandvik que cuentan certificación ISO 14001 y OHSAS 18001 para garantizar que los métodos utilizados en el proceso de reciclaje son ambientalmente responsables. Dentro de estos métodos figuran el proceso con zinc, en el que el metal duro recolectado se reduce a polvo mediante procesos químicos sin cambiar su composición; y el proceso químico, en el que todos los componentes del metal duro recolectado se disuelven en sus componentes atómicos y, tras la purificación, extracción, cristalización y otros procesos térmicos, se obtienen productos en polvo virgen.
Con el metal duro reciclado, Sandvik fabrica nuevas herramientas en un proceso que, según este proveedor, requiere un 70% menos de energía que hacerlo a partir de materias primas.
CONSULTE LOS CATÁLOGOS DESTACADOS PARA LA INDUSTRIA METALMECÁNICA, AQUÍ.
Te podría interesar...
Lo más leído
Reciclaje del metal duro: un negocio sostenible que reduce el impacto ambiental en la indu...
Se trata de Tiger·tec Gold, una generación desarrollada integralmente que garantiza su ren...
Es importante conocer qué se debe buscar antes de seleccionar una grasa y cuáles son los b...
Expo Manufactura 2023: Conozca acerca del prometedor presente y futuro de la industria met...