Lubricantes refrigerantes: tipos, aplicaciones y protección de la salud en el trabajo del metal.

Los lubricantes refrigerantes son uno de los fluidos de mecanizado indispensables en la fabricación moderna. Estos fluidos, también conocidos como refrigerantes o fluidos de corte, cumplen diversas funciones en los procesos de mecanizado y conformado: enfrían la herramienta y la pieza de trabajo, lubrican la zona de contacto y eliminan las virutas de forma fiable.

Solo en Alemania, la industria metalúrgica consume alrededor de 50 000 toneladas de estos lubricantes anualmente. Sin embargo, su uso también presenta desafíos, ya que las neblinas y los humos resultantes ponen en peligro la salud de los trabajadores y requieren sistemas de extracción profesionales.

Esta guía explica los diferentes tipos de fluidos para el trabajo de metales, su aplicación en el mecanizado y las medidas clave para la seguridad laboral.

¿Qué son los lubricantes refrigerantes?

Los lubricantes refrigerantes son fluidos líquidos o pastosos que se utilizan entre la herramienta y la pieza de trabajo durante el mecanizado de metales. La función principal de estos fluidos es disipar el calor generado durante el proceso y, al mismo tiempo, reducir la fricción.

Según la norma DIN 51385 (la norma industrial alemana para lubricantes), se distingue fundamentalmente entre fluidos refrigerantes y de acabado (FCA) miscibles en agua. Mientras que los productos miscibles en agua se componen principalmente de aceites, las versiones miscibles en agua se suministran como concentrado y se mezclan con agua en planta para formar una emulsión o solución. El contenido de aceite en estas emulsiones suele estar entre el 5 y el 8 por ciento.

Funciones de los lubricantes refrigerantes en la fabricación

Los refrigerantes y lubricantes (CSS) cumplen varias funciones simultáneamente en la producción industrial. La combinación de refrigeración y lubricación los convierte en un elemento clave para obtener resultados de mecanizado de alta calidad.

1. Enfriamiento de la herramienta y la pieza de trabajo

El efecto de enfriamiento evita el sobrecalentamiento de la zona de mecanizado. Con refrigerantes y lubricantes miscibles en agua, la disipación del calor depende casi exclusivamente del agua. La alta capacidad calorífica del agua garantiza una rápida disipación de la temperatura en el punto de contacto. Esto protege la microestructura de las capas superficiales de la herramienta y la pieza de trabajo de alteraciones indeseables y mejora la precisión dimensional de las piezas fabricadas.

2. Lubricación y reducción de la fricción

El efecto lubricante del refrigerante reduce significativamente la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo. Esto disminuye el desgaste de la herramienta y prolonga considerablemente su vida útil. Debido a su mayor viscosidad, los lubricantes no miscibles en agua suelen tener un mejor efecto lubricante que los miscibles en agua. La elección de los aditivos determina en gran medida las propiedades y el rango de aplicaciones.

3. Eliminación de virutas y acabado superficial

Los refrigerantes y lubricantes se encargan de la limpieza y eliminación de las virutas de la zona de mecanizado. Este proceso evita que las virutas se acumulen en la zona de corte y dañen la pieza. Asimismo, unos refrigerantes y lubricantes limpios garantizan un mejor acabado superficial de los materiales mecanizados y reducen la formación de rebabas en la herramienta.

4. Protección contra la corrosión

Los refrigerantes y lubricantes (CLM) deben poseer excelentes propiedades de protección contra la corrosión para prevenirla en las superficies de la pieza de trabajo, la herramienta y la máquina herramienta. Los inhibidores de corrosión especiales forman una película protectora sobre las superficies metálicas, evitando así el daño oxidativo.

Tipos de lubricantes refrigerantes

Según la norma DIN 51385, los lubricantes refrigerantes se clasifican principalmente en dos grupos. Ambas categorías presentan ventajas y desventajas específicas para diferentes aplicaciones en el mecanizado de metales.

1. Lubricantes refrigerantes no miscibles en agua

Los fluidos para el mecanizado de metales (MWF, por sus siglas en inglés) no miscibles en agua se componen principalmente de aceites como aceites de corte, aceites de bruñido y aceites de rectificado. Se trata mayoritariamente de aceites minerales nafténicos o parafínicos, y con menor frecuencia de aceites sintéticos como aceites hidrocraqueados (aceites base refinados mediante tratamiento con hidrógeno a alta presión) o aceites éster (lubricantes sintéticos a base de ácidos orgánicos).

Estos productos se utilizan principalmente cuando se requiere un alto nivel de lubricación. Para operaciones de mecanizado sencillas, basta con aceite mineral puro; sin embargo, se suelen añadir aditivos de fósforo o azufre para mejorar el rendimiento.

2. Lubricantes refrigerantes miscibles en agua

Los refrigerantes miscibles en agua se suministran concentrados y se mezclan con agua en el lugar de instalación. Estas variantes ofrecen una buena disipación del calor, pero menores propiedades lubricantes en comparación con los aceites puros. Los refrigerantes miscibles en agua a base de aceite mineral contienen emulsionantes y aditivos para mejorar la lubricación. La estabilidad de los productos solubles en agua depende de la calidad del agua.

Dentro del grupo de sustancias miscibles en agua, se hace una distinción adicional:

• Emulsiones: Mezclas de aceite en agua estabilizadas por emulsionantes.
• Fluidos refrigerantes semisintéticos: una mezcla de emulsión y solución soluble en agua.
• Soluciones sintéticas: Concentrados solubles en agua que, al mezclarse con agua, forman una solución transparente y libre de aceite.

Componentes y aditivos

Además del aceite base o el agua, los lubricantes refrigerantes contienen diversos aditivos que mejoran específicamente sus propiedades. Los aditivos EP (aditivos de extrema presión) reaccionan con el material de la pieza a altas presiones y temperaturas, evitando así la aparición de picos de rugosidad superficial.

Los aditivos AW (aditivos antidesgaste) forman una película adhesiva en la superficie de la herramienta y la pieza de trabajo.

Otros ingredientes típicos incluyen antiespumantes, biocidas para la conservación, estabilizadores e inhibidores de la corrosión. Los fluidos para el trabajo de metales y sus preparados se consideran generalmente mezclas según el Reglamento CLP (Reglamento europeo sobre clasificación, etiquetado y envasado de sustancias); por lo tanto, deben proporcionarse fichas de datos de seguridad.

Áreas de aplicación en la metalurgia

Los lubricantes refrigerantes se utilizan en una amplia variedad de procesos de mecanizado. La elección del producto adecuado depende del material, el proceso y la tecnología del equipo.

1. Operaciones de mecanizado

En procesos de mecanizado como torneado, taladrado, fresado, brochado y aserrado, los refrigerantes son indispensables. Las altas velocidades de corte generan un calor considerable que, sin una refrigeración adecuada, provoca daños en la herramienta y desviaciones dimensionales. En el rectificado, los refrigerantes requieren excelentes propiedades de lavado y protección contra la corrosión para eliminar de forma fiable las partículas finas de rectificado. El bruñido y el lapeado también requieren lubricantes especiales con viscosidades adaptadas.

2. Transformación

En procesos de conformado como el embutido profundo, el estampado o el laminado, los lubricantes refrigerantes reducen la fricción entre la herramienta y el material. Esta lubricación permite alcanzar mayores grados de conformado y protege las superficies delicadas de las piezas de posibles daños.

3. Aplicación específica del material

La elección del producto adecuado también depende del material que se esté mecanizando. El aluminio se suele mecanizar con refrigerantes solubles en agua que proporcionan una buena refrigeración y no dejan manchas. El acero y el hierro fundido requieren lubricantes diferentes según el proceso de mecanizado. Al mecanizar hierro fundido, bronce, latón y termoplásticos, generalmente se utiliza aire comprimido en lugar de refrigerantes líquidos.

Riesgos para la salud y seguridad laboral

El uso de fluidos para el trabajo de metales (MWF) conlleva riesgos para la salud que deben minimizarse mediante medidas de protección adecuadas. La evaluación de riesgos es un requisito legal para cualquier trabajo que involucre MWF.

emisiones en el lugar de trabajo

Las altas velocidades y temperaturas de las herramientas provocan que los lubricantes refrigerantes se dispersen en el aire en forma de partículas finas. Estos aerosoles y vapores pueden causar problemas de salud con una exposición prolongada. Es necesario controlar la contaminación del aire en el lugar de trabajo y, si es preciso, reducirla. Para los lubricantes refrigerantes miscibles en agua utilizados en el mecanizado de metales, el estado de la técnica, según el Reglamento DGUV 109-003, establece un umbral de evaluación de 10 mg/m³ como suma de vapores y aerosoles.

Riesgos de irritación e infección de la piel

Los lubricantes refrigerantes pueden causar problemas de salud a los trabajadores que entran en contacto con ellos. Además de irritaciones e inflamaciones cutáneas frecuentes, también pueden producirse reacciones alérgicas. Los lubricantes refrigerantes miscibles en agua son especialmente susceptibles a la contaminación microbiana por bacterias y hongos, lo que puede provocar otros problemas de salud. Durante su uso, debe cumplirse la Ordenanza alemana sobre agentes biológicos (Biostoffverordnung).

La extracción como medida de protección

Para mantener la concentración de emisiones de fluidos para el mecanizado de metales (MWF) por debajo de los umbrales de evaluación, en muchos casos es fundamental el uso de sistemas de extracción. Los separadores de neblina de aceite y los separadores de neblina de emulsión capturan el aire contaminado directamente en la fuente y lo limpian mediante sistemas de filtración multietapa.

Estas medidas de tratamiento del aire protegen la salud de los empleados y, al mismo tiempo, mejoran la calidad del entorno laboral. La extracción profesional de neblina de aceite es especialmente necesaria para centros de mecanizado CNC y líneas de producción con altos niveles de emisiones.

Mantenimiento y cuidado de los lubricantes refrigerantes

La inspección periódica es fundamental para garantizar que el refrigerante mantenga su eficacia durante mucho tiempo. Los intervalos de cambio varían desde unas pocas semanas hasta varios años, dependiendo de las condiciones de funcionamiento y el mantenimiento.

Supervisión y control

El aspecto y el olor de los lubricantes refrigerantes deben revisarse diariamente. Según la norma TRGS 611 (Reglamento técnico para sustancias peligrosas sobre restricciones de uso de lubricantes refrigerantes miscibles en agua), el valor de pH y el contenido de nitrito deben comprobarse al menos semanalmente.

El Reglamento DGUV 109-003 recomienda, además, el control semanal de la concentración del fluido de trabajo de metales (MWF). El recuento microbiano puede ser útil como complemento, pero no es obligatorio. Durante las pausas prolongadas, las bacterias pueden multiplicarse, generando olores fuertes. Para prevenir problemas de salud, se deben utilizar biocidas o realizar una desinfección térmica.

Filtración y purificación

Los lubricantes refrigerantes limpios dan como resultado un mejor acabado superficial y prolongan la vida útil de las herramientas. Es recomendable filtrar los lubricantes para extender su vida útil. Para ello, se utilizan filtros de refrigerante especiales, tanques de sedimentación, separadores magnéticos y desnatadores (separadores de aceite para eliminar el aceite residual).

Desecho

El uso de lubricantes refrigerantes provoca contaminación ambiental; por lo tanto, los productos usados ​​o inservibles deben gestionarse o eliminarse adecuadamente. La eliminación solo puede ser realizada por empresas especializadas y debe estar debidamente documentada.

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