La suciedad es el enemigo de los componentes de alta precisión

Con el tiempo, las partículas de polvo y los residuos atrapados en un rodamiento pueden causar daños en su superficie, fatiga y fallas prematuras. Peor aún, la contaminación puede causar problemas mucho antes de que el rodamiento se envíe al usuario final.

Si los componentes no se limpian de manera escrupulosa durante la fabricación, los procesos críticos de rectificado y bruñido que se emplean en la producción pueden verse comprometidos, lo que da lugar a imperfecciones microscópicas en la superficie. Después de realizar un amplio estudio sobre los problemas de fabricación que afectan a la confiabilidad y el rendimiento de los rodamientos, descubrimos que la limpieza era el factor más importante.

Los procesos limpios nos ayudan a producir rodamientos que tienen una vida útil más prolongada y predecible, además de niveles más bajos de ruido y vibración. Gracias a la fabricación limpia, logramos un nivel de calidad más alto y estable, reducimos los residuos y eliminamos costos de producción innecesarios. En un entorno limpio, las herramientas de producción y los líquidos de proceso también duran más tiempo.

Por este motivo, monitorear, mantener y mejorar la limpieza es un elemento central del sistema de producción de SKF, junto con las metodologías optimizadas de mejora de la productividad y el control riguroso de los procesos.

Una mentalidad más limpia

Para garantizar que una pieza cumpla con esos objetivos, debemos prestar atención a todos los aspectos del entorno de producción. Por ejemplo, una pieza que se encuentre en un banco en espera del siguiente proceso va a acumular gradualmente polvo y contaminación del entorno circundante. Para mantener eso bajo control, debemos pensar en las condiciones que hay en el interior del edificio, el rendimiento del sistema de ventilación e incluso la calidad de la pintura del techo. Debemos entender cuánto tiempo se dejan las piezas entre los distintos pasos de fabricación y cómo se almacenan y manipulan durante el proceso.

Como en cualquier otra cuestión, la creación de un sistema de fabricación limpia trata principalmente de tener la mentalidad adecuada. Los especialistas en fabricación de SKF dedican mucho tiempo a analizar los detalles más pequeños de nuestros procesos de producción, identificar las posibles fuentes de contaminación y encontrar formas de mitigarlas. Es un esfuerzo que tiene muchos paralelismos con las técnicas progresivas de mejora continua que han permitido que la fabricación optimizada sea tan efectiva.

Las soluciones que encontramos suelen ser muy sencillas. Por ejemplo, en una planta de producción, los componentes se expulsaban de una máquina herramienta a un portaobjetos de acero. Después de estudiar las piezas, descubrimos que, al impactar, podían desprenderse fragmentos microscópicos del portaobjetos, que contaminaban las piezas. El equipo de investigación instaló una cubierta de plástico de baja fricción sobre el acero, y se eliminó el problema.

En otro caso, descubrimos que los sistemas transportadores “FlexLink” utilizados para mover piezas entre estaciones de trabajo recogían altos niveles de contaminación. Instalamos una sencilla estación de limpieza en cada transportador para enjuagar continuamente esas partículas. En otra parte, descubrimos que las piezas que salían de un proceso de rectificado presentaban, con frecuencia, altos niveles de contaminación en su superficie. Desarrollamos una estación de lavado con múltiples chorros para lavar las piezas a medida que salían de la máquina. Esta sencilla modificación redujo la contaminación por partículas en un 80%. Y, debido a que el lavado se realizó utilizando líquidos de proceso existentes, prácticamente no implicó costos ni recursos adicionales.

Une approche systémique

Probablemente, el concepto erróneo que escuchamos con más frecuencia cuando se habla de fabricación limpia es que “todo es cuestión de lavar”. Cada componente que producimos se lava varias veces a medida que atraviesa el proceso de producción: entre los pasos críticos del producto y, nuevamente, antes del montaje final.

Sin embargo, el lavado es solo una parte de un enfoque mucho más amplio y sistemático para la fabricación limpia. Para comprender por qué es tan importante, hay que comprender cómo se mide y gestiona la limpieza en el entorno de producción.

La Organización Internacional de Normalización ha desarrollado un sistema de códigos para describir el nivel de contaminación por partículas que se encuentra en los líquidos o en la superficie de los componentes. Los códigos de limpieza comienzan en 0, para componentes extremadamente limpios y se elevan hasta 24 o más para las piezas muy contaminadas. Cada código está asociado con un número mínimo y máximo de partículas, medidas por unidad de volumen para los líquidos o por unidad de área superficial para las piezas. Un código de letras adicional define los límites de tamaño superior e inferior para los recuentos de partículas. En términos generales, cada paso hacia arriba o hacia abajo en la escala ISO está asociado con la duplicación o la reducción a la mitad del número de partículas detectadas.

Un proceso industrial de limpieza de componentes no está diseñado para lograr un grado fijo de limpieza ISO. En su lugar, el rendimiento del proceso se determina como la diferencia entre la limpieza de las piezas entrantes y salientes. Para los sistemas de lavado más utilizados en SKF, ese “delta” es de, aproximadamente, el 75%, si el proceso funciona correctamente. Eso significa que una pieza saldrá de la máquina dos grados ISO más limpia que cuando entró. También significa que, para lograr un determinado grado de limpieza después del proceso, es necesario controlar con precisión la limpieza de la pieza entrante.

En una línea de producción de rodamientos, determinaremos los códigos de limpieza objetivo para las piezas y los líquidos de proceso en cada paso de la producción. En términos generales, los materiales que entran en el proceso de producción tienen códigos más altos (se acepta más contaminación) y el proceso se vuelve gradualmente más limpio a medida que la pieza avanza por las distintas fases.

Un futuro a escala nanométrica

El perfeccionamiento de la fabricación limpia en SKF ha sido un proceso de varios años. Como otras formas de mejora continua, creemos que siempre hay oportunidades para hacer más. Un área en la que estamos particularmente activos en la actualidad es el mundo de la limpieza a escala nanométrica.

Los sistemas convencionales de detección de la contaminación están diseñados para detectar partículas muy pequeñas, de 5 µm, y algunos equipos especializados son capaces de detectar partículas de 1 µm. Los sistemas convencionales de limpieza y filtración están diseñados para tratar con partículas de tamaños similares.

Sin embargo, sabemos por nuestro análisis de piezas contaminadas que existe una fuerte relación inversa entre el tamaño de la partícula y la frecuencia. Cuanto más pequeñas sean las partículas que busque, más encontrará. Eso significa que las piezas pueden estar contaminadas con altos niveles de partículas extremadamente pequeñas, que resultan demasiado minúsculas para su detección.

En el pasado, los especialistas en fabricación limpia ignoraban esta contaminación a escala nanométrica, sencillamente porque era muy poco lo que podían hacer al respecto. Sin embargo, en la actualidad, hay nuevas tecnologías disponibles que permiten la producción de aceites y líquidos de mecanizado superlimpios, que eliminan incluso la contaminación por las partículas más pequeñas.

En 2019, SKF adquirió RecondOil, una pequeña empresa de tecnología limpia con un proceso patentado para limpiar aceite a escala nanométrica. El proceso se denomina Tecnología de doble separación (Double Separation Technology, DST). Gracias a DST, se pueden eliminar todas las partículas contaminantes del aceite, independientemente de su tamaño. Todavía es muy pronto, pero en las pruebas con líquidos tratados con el sistema DST de SKF RecondOil en nuestras líneas de fabricación, hemos visto mejoras significativas en los parámetros de la superficie de los componentes, y en el rendimiento del ruido y la vibración de los rodamientos completos.