Fabricación: eliminación de neblinas de aceite en el entorno de fabricación

Las neblinas de aceite pueden ser un problema importante en el entorno de fabricación moderno y es necesario tomar medidas para eliminarlas. Jorgen Brahm de Clean Air America Inc. describe los problemas y los pasos importantes que se pueden emprender.

Las instalaciones de fabricación modernas contienen equipos, como máquinas para soldar, rectificar y cortar, junto con máquinas herramienta CNC para tornear, rectificar y fresar, por ejemplo, que emiten neblina de aceite en el entorno de producción cuando están en funcionamiento. Este tipo de instalaciones incluyen fabricantes de componentes e instrumentos médicos, aeroespaciales, partes de trenes de fuerza automotrices como motores, transmisiones y procesos como extrusiones, prensas calientes con aceites de grafito, acerías y otros.

La neblina de aceite y el humo ingresan al medio ambiente y causan daños al equipo y a los trabajadores. Los riesgos que con mayor frecuencia se asocian con grandes concentraciones de neblina de aceite o humo de aceite son los siguientes:

• La neblina de aceite puede contener pequeñas partículas metálicas, bacterias y esporas que pueden provocar problemas respiratorios.

• Puede causar problemas en la piel, incluidos el acné graso y el eccema.

• Mayor riesgo de resbalones: la neblina de aceite eventualmente se deposita en el piso.

• La acumulación de neblina de aceite en las superficies dentro de los sistemas HVAC afectará su función, eficiencia, vida útil del filtro y contaminará el aire interior.

• Entorno generalmente sucio debido a que el aceite atrae otras impurezas y hace que se adhieran a las máquinas y otros equipos.

• La neblina de aceite daña los componentes electrónicos de las máquinas metalúrgicas modernas.

• La neblina de aceite genera una 'neblina' en la planta que puede resultar poco atractiva para los clientes potenciales cuando la visitan.

La neblina de aceite y el humo de aceite se generan a partir de varias operaciones de fabricación. Antes de que podamos tomar las medidas correctas para superar los riesgos y daños que causan estas sustancias, necesitamos saber específicamente qué son realmente la neblina de aceite y el humo de aceite.

En la industria manufacturera, la neblina de aceite surge especialmente durante el mecanizado de corte de metales, que es un término completo para torneado, fresado, rectificado y mandrinado. La neblina de aceite surge cuando se mezcla aceite o agua con fluido de corte concentrado, la llamada emulsión, para enfriar, lubricar o eliminar virutas.

Con alta velocidad y presión, las gotas de aceite se vuelven muy pequeñas (<1 µm) y la cantidad de aceite en el aire suele ser alta. En algunas operaciones, el humo de aceite se produce a mayor escala.

A medida que se realizan las operaciones de mecanizado, estos fluidos se emiten en forma de aerosoles y humo al aire circundante. Por supuesto, no es saludable respirar estas sustancias.

Un número cada vez mayor de empresas se está tomando muy en serio los problemas de salud y seguridad. Muchos grandes fabricantes de EE. UU. están planificando con anticipación y adoptando los límites de exposición europeos como un estándar global para toda su empresa y superando los estándares de OSHA.

Los límites de exposición a los que apuntan estas empresas oscilan entre 0,02 y 1 mg/m3, según la política de la empresa. La tecnología más antigua de colectores de neblina simplemente no puede proporcionar estos requisitos más altos.

Por lo tanto, la Junta Nacional de Seguridad y Salud en el Trabajo ha establecido valores límite específicos para esto. El valor límite actual para la emisión de aerosoles en locales industriales es de 5 mg/m3.

Además, el costo de la energía está en su punto más alto y continúa aumentando, por lo que cada vez más empresas se esfuerzan por lograr la eficiencia energética. Pueden estar utilizando combustibles alternativos y equipos de ahorro de energía, pero es bien sabido que los filtros de aire representan hasta el 30 % del consumo total de energía dentro de los sistemas de filtración de aire. Y estos sistemas de filtración son necesarios en entornos industriales y de fabricación pesados ​​para que los trabajadores sigan respirando aire limpio. Seleccionar el filtro correcto que ofrezca la mejor eficiencia y la caída de presión promedio más baja puede generar ahorros significativos en energía mientras mantiene una calidad saludable en el aire interior.

El método más común y efectivo para recolectar neblina de aceite/humo de aceite es en la fuente, es decir, directamente en la máquina metalúrgica. Esto es posible tanto en el caso de máquinas completamente cerradas como en máquinas abiertas. En una máquina cerrada, se crea una presión de aire negativa en el espacio donde se realizan las operaciones de mecanizado. El aire cargado de aceite es aspirado fuera del recinto y transportado a través de un conducto a la unidad de filtrado. Una vez filtrado el aire, se devuelve al local. Si se instalan máquinas abiertas, es común tratar de capturar la neblina de aceite/humo en algún tipo de campana o superestructura y desde allí conducirlo a través de un conducto a la unidad de filtrado.

Se encuentra disponible una nueva tecnología de colectores de neblina de aceite y humo de aceite que elimina la neblina de aceite y el humo del entorno del piso de mecanizado y separa de manera eficiente los vapores de aceite, la neblina de aceite, el humo de aceite, el polvo aceitoso y la neblina de emulsión y devuelve aire cristalino a la planta.

La neblina de aceite, el humo de aceite y las partículas dañinas como virutas, bacterias y esporas generadas por las máquinas metalúrgicas se extraen en la fuente y se limpian mediante una tecnología de coalescencia (drenaje) más eficiente. Estos colectores de neblina de aceite de modelo más nuevo utilizan un proceso de 3 etapas en el que las 2 primeras etapas están diseñadas específicamente para emulsión o aceite puro y el tercer filtro es un HEPA H13 (99,995 %). Con este alto grado de separación y eficiencia, el aire limpio se devuelve directamente al taller, donde supera los límites de exposición establecidos por OSHA, NIOSH y HSE.

Los filtros de extracción de aceite funcionan recogiendo el aceite o el refrigerante y permitiendo que se drene a la base de las unidades de recolección de neblina de aceite más nuevas. Los filtros no 'absorben' el aceite, sino que lo fusionan hasta que es lo suficientemente pesado para drenarlo.

El aire contaminado pasa a través del medio filtrante. Al hacerlo, las partículas de aceite son atraídas por las fibras oleofóbicas. Las gotas de aceite continúan chocando con la fibra, lo que hace que las gotas de aceite ganen masa. A medida que la gota de aceite se vuelve más grande, se vuelve lo suficientemente pesada como para caer contra el flujo de aire hacia la base de la unidad, donde se puede recolectar o drenar directamente al sumidero de la máquina herramienta.

El aire 'depurado' luego pasa a través de un coalescedor altamente eficiente en la etapa dos, donde se repite el proceso de coalescencia. Después de esta segunda etapa de filtración, el aire está en promedio 95-98% libre de neblina de aceite.

La tercera etapa de filtración está diseñada para limpiar completamente el aire restante a un nivel mucho más alto que el aire ambiente circundante. Usando un filtro HEPA, esta etapa final asegura que las partículas finas submicrónicas (trazas de aceite, humo, bacterias, polen y esporas) queden atrapadas y no se les permita regresar al taller.

Los filtros HEPA (aerosol de partículas de alta eficiencia) tienen una eficiencia mínima de recolección de partículas del 99,97 % para partículas de 0,3 micras de diámetro. Los filtros HEPA (grado H13 EN1822) funcionan con una eficiencia del 99,95 % a 0,3 µm. Una micra es la millonésima parte de un metro, o aproximadamente 0,00003937 pulgadas, lo que significa que hay 25.400 micras en una pulgada. El ojo humano puede ver partículas tan pequeñas como 10 micrones.

Esto significa que, en el entorno de un taller, todas las partículas peligrosas quedan atrapadas de manera efectiva, lo que garantiza que solo se devuelva al taller aire clínicamente limpio.

Además, los nuevos modelos de colectores de neblina de aceite ofrecen más que una simple resolución de salud y seguridad. Pueden mejorar la productividad, reducir numerosos costos y reducir el consumo de energía a través de un diseño de bajo mantenimiento y fácil de instalar.

Un importante fabricante de motores para automóviles, posiblemente con la planta más avanzada de Europa, tenía problemas con un sistema de neblina de aceite preferido por el grupo. Aunque estos sistemas solo tenían un par de años, los resultados de rendimiento fueron una completa sorpresa cuando se encuestaron.

Rendimiento del sistema de filtración de neblina de aceite existente:

• Entrada: 5.790 mg/m³

• Salida: 5.703 mg/m³

• Eficiencia: 1,5%

El uso de un sistema de filtración y recolección de neblina de aceite de modelo más nuevo dio como resultado una gran mejora en el rendimiento:

• Entrada: 5.516 mg/m³

• Salida: 0,034 mg/m³

• Eficiencia: 99,3%

La razón por la que la eficiencia no fue mayor fue porque solo había espacio para dos etapas de filtro coalescente, no para un filtro HEPA de etapa 3.

Una unidad estándar de recolección de neblina de aceite de tres etapas, instalada en un prestigioso fabricante de motores europeo, se conectó mediante conductos a dos máquinas Grob, que estaban mecanizando culatas de cilindros con emulsión.

Durante los tres años que se realizó la prueba, no se requirieron ni se realizaron cambios de filtro. Los números de rendimiento fueron:

• Entrada media: 28,3 mg/m³

• Salida media: 0,001 mg/m³

• Eficiencia: 99,999%

Con base en estos ejemplos, el uso de colectores de neblina de aceite de filtración de 3 etapas de modelo más nuevo mejora la eficiencia 100 veces. Además, ayudan a las empresas a alcanzar estándares de salud, seguridad y limpieza, tales como:

• Supera los estándares internacionales de salud y seguridad.

• Logra controles estrictos.

• Mejora la limpieza en la planta de fabricación.

• Mitiga los riesgos de resbalones de la neblina de aceite.

• Aumenta la visibilidad y la iluminación del lugar de trabajo.

• Mejora la productividad al requerir menos mantenimiento y pocos cambios de filtro.

• Mejora el cumplimiento ambiental y el uso de energía al reciclar el aceite recolectado.