AIMME (Instituto Tecnológico Metalmecánico) ha elaborado una guía dentro del marco del proyecto “Aplicación del Ecodiseño a través de la innovación tecnológica. Desarrollo de una herramienta para el sector del mecanizado”, financiado por el Impiva dentro del programa PCEV - Diseño 2011. Los procesos de mecanizado constituyen, en la actualidad, el conjunto de procesos de fabricación más ampliamente difundidos en la industria. Ello es debido, entre otras razones, a su gran versatilidad en la obtención de diferentes tipos de geometría y al nivel de precisión dimensional obtenido en comparación con otros procesos.
El desarrollo de máquinas-herramienta se ha centrado principalmente en mejorar los resultados dimensionales, incluyendo exactitud, precisión, fiabilidad, al tiempo que reduciendo costes.
Esta tendencia ha provocado que las máquinas sean cada vez más complejas y automatizadas en su diseño. Además, se han introducido componentes diversos, como estructuras masivas y sistemas periféricos, con el fin de asegurar sus resultados. Estos cambios, sin embargo, han supuesto aumentar los requisitos energéticos de las máquinas-herramienta, los cuales están en contraposición con el aumento de los costes energéticos, el acceso limitado a los recursos, la conciencia medioambiental y la cada vez más creciente y restrictiva legislación medioambiental.
El alto consumo de energía durante su uso hace que sea necesario centrarse en la fase de operación de la herramienta. La gran versatilidad y flexibilidad que ofrece el diseño de estas máquinas es una gran oportunidad para establecer objetivos de ahorro energético. Los procesos de fabricación realizados mediante máquinas-herramienta presentan un consumo energético elevado. A medida que las máquinas-herramienta van mejorando, su grado de automatización aumenta, añadiendo más componentes y dispositivos, como ejes adicionales o mecanismos de cambio de herramientas. Dada la tendencia general del sector, se espera que el consumo de energía aumente en un futuro más o menos cercano, lo que a la larga también supondrá un aumento de costes, por lo que, con el fin de mantener la competitividad, las compañías tendrán que identificar formas para reducir el consumo energético durante la fabricación de un producto determinado.
Estudios recientes indican que la energía empleada en una máquina-herramienta se puede dividir en dos componentes: componente constante y componente variable.
El componente constante se puede atribuir a los controles informáticos, automatismos, refrigeración, iluminación, etc. y es independiente del proceso realizado. El componente variable depende de los parámetros de proceso como los motores de giro.
Las máquinas-herramienta representan un papel de gran importancia en la fabricación de piezas en masa debido a su capacidad de conseguir una alta exactitud y precisión, así como la posibilidad de aceptar procesos de control comandados por sistemas informáticos. En este sentido, las mejoras realizadas en estos equipos han ido siempre encaminadas a mejorar la productividad y la calidad de los mecanizados.
Las máquinas-herramienta consumen grandes cantidades de energía eléctrica durante la fase de uso, lo cual es el principal origen de su impacto ambiental. Se ha comprobado que el consumo energético supone el 80% del precio de de compra de una máquina y el 70% de las emisiones asociadas a la fase de uso de las máquinas.
Sostenibilidad
Aplicando principios de sostenibilidad en los procesos de mecanizado, compañías de todos los tamaños presentan un potencial no nulo para ahorrar dinero y mejorar sus resultados ambientales, incluso aunque su producción se mantenga o disminuya. Una forma de que las empresas mejoren su situación económica, ambiental y social se puede conseguir a través de:
* Reducción de residuos (generar menos residuos y aumentar el reciclaje o la reutilización).
* Aplicación de sistemas de eficiencia energética, de materias primas, agua y otros recursos.
* Reducir, o al menos mejorar, la gestión de fluidos de corte, aceites hidráulicos y lubricantes.
* Mejorar los resultados ambientales y los de seguridad e higiene en el trabajo.
* Adoptar técnicas de fabricación eficiente y otras técnicas sostenibles.
* Mejorar las condiciones de trabajo.
* Utilizar las buenas prácticas en el mecanizado.
* Formar a los empleados en prácticas sostenibles.
Las medidas para la evaluación de este proceso son:
* Calidad del producto mecanizado.
* Costes del proceso de mecanizado.
* Consumo energético y de recursos.
* Generación de residuos y costes asociados.
* Resultados ambientales.
* Resultados de seguridad e higiene.
* Competitividad, nivel de formación e imagen pública.
Aunque el interés del usuario hacia aspectos de eficiencia energética en máquinas-herramienta está creciendo, los aspectos técnicos y los criterios de calidad finales en las piezas todavía prevalecen. Las iniciativas de comercialización relacionadas con este campo no suponen una amplia demanda para la implantación de módulos de eficiencia energética en máquinas-herramienta. De esta forma, se han encontrado obstáculos para la implantación de soluciones de eficiencia energética. Para la mayoría de los usuarios de máquinas-herramienta, la relación rentabilidad/precio, los tiempos de amortización, así como los recursos financieros limitados son algunas de estas barreras. Esto supone, que, en la actualidad, los principales argumentos de ventas son precio, velocidad de corte y la innovación del equipo. Sin embargo, esta tendencia está empezando a variar, ya que los usuarios de máquinas-herramienta son conscientes de los resultados ambientales, sobre todo aquellos referentes al ahorro energético.
La comunicación entre el comprador y el fabricante de una máquina-herramienta se refiere única y exclusivamente a la productividad. Los aspectos más relevantes siempre son el precio, la velocidad de corte y que el equipo sea innovador.
Los aspectos más importantes de los fabricantes en sus máquinas son productividad, calidad, precisión y disponibilidad de piezas de recambio.
Las demandas del consumidor son:
* Productividad, calidad, flexibilidad.
* Máquinas-herramienta orientadas a procesos.
* Alta fiabilidad y precisión.
* Explotación de la máxima capacidad de la máquina.
* Transparencia de coste en el uso y en la compra.
Aspectos medioambientales en los procesos de mecanizado
Según la norma ISO 14001:2004 y el reglamento 1221/2009 (EMAS), un aspecto ambiental se define como un elemento de las actividades, productos o servicios de una organización capaz de interaccionar con el medio ambiente. Estos elementos pueden además ejercer un impacto beneficioso o adverso sobre el medio ambiente.
A continuación, se describen aquellos aspectos ambientales presentes en los procesos de mecanizado por arranque de viruta.
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