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

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

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.

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.

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.

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

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

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

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

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

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

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

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;

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.

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

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.

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.

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.

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).

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

12

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

13

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.

14

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)

15

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).

16

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).

17

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).

19

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

20

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).

21

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 (...,).

22

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

23

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

24

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,

25

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

26

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

27

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

28

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