Dalla soda alle alghe Alla Eaton viene utilizzato un prodotto derivato dalle alghe marine per il lavaggio delle valvole A CURA DI MASSIMO TORSELLO 16 ANNO IX N.34 MAGGIO 2003
Da quasi due anni nello stabilimento di Monfalcone (GO) della Eaton Automotive viene utilizzato un nuovo prodotto per il lavaggio dei pezzi di loro produzione. I due dirigenti che abbiamo incontrato, Luciano Collavin (responsabile gestione impianti) e Gianfranco Monte (responsabile di ingegneria), si dichiarano estremamente soddisfatti della scelta effettuata e precisano che prima di prendere la decisione definitiva, hanno sperimentato le prestazioni della nuova sostanza in 7 mesi di prove e di test approfonditi. L AZIENDA Nello stabilimento di Monfalcone si producono valvole per motori a combustione interna. I pezzi subiscono le varie fasi della lavorazione, movimentati da una catena che li trasporta con continuità da una postazione all altra, dalla lavorazione del pezzo grezzo fino al confezionamento finale. Attualmente ci sono 8 linee produttive che sfornano quotidianamente 90.000 valvole. Queste ultime sono realizzate in acciaio martensitico ed austenitico, con un riporto di stellite sulla sede che serve a rinforzare e rendere più resistente il pezzo. Le valvole sono soggette ad operazioni di tornitura e rettifica, effettuate con olio minerale intero e, su una linea, con olio emulsionato. La contaminazione dei pezzi è quindi costituita da tali sostanze, cui si aggiunge il polverino metallico prodotto dalla lavorazione. IL CONTROLLO QUALITÀ La pulizia del pezzo deve essere totale: non ci devono essere residui di alcun tipo sul prodotto finito, in quanto potrebbero causare danni importanti al motore su cui verranno installati. E per questo motivo che il controllo di qualità viene effettuato sul 100% della produzione. Nel suo percorso, infatti, ogni catena passa attraverso quattro check point: nel primo viene effettuato un controllo dimensionale, attraverso una telecamera che analizza la forma e la dimensione dei pezzi (in pratica, il rispetto delle tolleranze previste), scartando automaticamente quelli non conformi. Già in questa prima fase, l eventuale presenza di sporco viene individuata e rilevata come anomalia nel secondo viene effettuato un controllo funzionale attraverso la simulazione delle condizioni operative cui la valvola sarà soggetta durante l effettivo esercizio. In questa fase, l eventuale residuo oleoso comprometterebbe la funzionalità del pezzo, che verrebbe quindi scartato nel terzo viene effettuato un controllo di integrità strutturale con Eddy-Current nel quarto viene effettuato un controllo visivo prima del confezionamento, come ulteriore sicurezza. Da quanto descritto, risulta evidente come l operazione di lavaggio dei pezzi sia fondamentale per il processo produttivo, al fine di minimizzare gli scarti di lavorazione. LA RIDUZIONE DEGLI SCARTI deter- E proprio quello degli scarti per non conformità, uno dei principali argomenti che hanno indotto i responsabili della Eaton a riesaminare in dettaglio la problematica del lavaggio, con l intento di migliorarne le prestazioni. Il primo fattore esaminato è stato il prodotto utilizzato nei bagni: un sapone a base di soda caustica, da utilizzare a caldo (circa 70 C). Nonostante la sinergia dell azione chimica, termica e meccanica (il lavaggio viene effettuato in tunnel a spruzzo) prevista dal processo,...gli scarti di lavorazione per lavaggio insufficiente - ci ha detto Monte - erano all ordine del giorno.... L analisi del processo di pulizia ha inoltre evidenziato un altra serie di difetti che costituivano importanti voci di costo di gestione e di sicurezza: il prodotto, etichettato corrosivo e tossico, doveva essere oggetto di particolari attenzioni in fase di stoccaggio, di movimentazione e di utilizzo; la necessità di lavorare a caldo, comportava la produzione di vapori e fumi che dovevano essere opportunamente convogliati ed evacuati, per preservare la sicurezza e la salute degli operatori il raggiungimento della temperatura di lavoro dei bagni veniva ottenuta mediante bruciatori a metano, che avevano bisogno di continua manutenzione, oltre a essere fonte di rischio potenziale di incendio il processo di lavaggio prevedeva uno o due risciacqui in controcorrente, con necessità di continui rabbocchi sia di acqua che di sapone, al fine di mantenere la concentrazione di lavoro prevista (3%) nonostante i rabbocchi, il bagno di lavaggio doveva essere sostituito ogni mese, portando il consumo complessivo di prodotto chimico, sulle 8 linee, a circa 1.200 kg/mese un altro grande problema derivava dalla formazione di incrostazioni di calcare sulle pareti delle lavatrici, che obbligavano ad interventi frequenti di manutenzione (circa 100 ore/anno per lavatrice), cui si aggiungeva la presenza di calcare nel bagno, che provocava l ostruzione degli ugelli dei sistemi a spruzzo la presenza di disoleatori a piani coalescenti, adottati per la parziale depurazione in continuo del bagno di lavaggio, comportava frequenti operazioni di manutenzione per la pulizia dei filtri in esso presenti METAL CLEANING & FINISHING 17
le acque reflue scaricate dai bagni, venivano inviate ai due impianti di depurazione presenti nello stabilimento (uno chimico-fisico ed un secondo, in serie, a sedimentazione), i quali richiedevano l utilizzo di prodotti chimici e reagenti per la neutralizzazione delle sostanze chimiche scaricate. LA SOSTITUZIONE DEL PRODOTTO DI LAVAGGIO La consapevolezza dell esistenza di tutti questi fattori negativi, complementari alle non ottimali prestazioni del processo di lavaggio, hanno portato i responsabili dello stabilimento a valutare la possibilità di sostituire sia il prodotto chimico che il processo di lavaggio. La scelta, dopo lunga ricerca, è caduta su un prodotto particolare, estraneo al consueto panorama di sgrassanti e detergenti a base acquosa: il Bionet (commercializzato da Torchiani), miscela a base di sodio carbonato e alginati ottenuti per idrolisi da alghe marine. Nella sua versione Bionet Protective (il formulato attualmente in uso alla Eaton), questo agente sgrassante si presenta come un liquido limpido, di colore giallo chiaro, con odore tenue di grasso, a ph 9, da utilizzarsi a freddo; sostanzialmente è un tensioattivo naturale a contenuto proteico, in grado di rompere le catene idrocarburiche di oli e grassi, facilitandone la successiva degradazione. La sua formulazione permette di lasciare, dopo il lavaggio, un film impercettibile in grado di proteggere dalla corrosione i pezzi lavati. Dalle informazioni ricavate dalla scheda di sicurezza, il prodotto non contiene alcuna sostanza pericolosa, ai sensi della Direttiva 67/548/CE e successivi adeguamenti; non è classificato come pericoloso, in accordo con il Chemical Regulations 1994 e successivi adeguamenti (Chemical Hazards Information and packaging for supply), non presenta un valore di TLV; non è infiammabile ; viene dichiarato completamente biodegradabile (ma non viene specificato in quanto tempo). Come già detto in precedenza, il prodotto è stato testato per mesi prima di ricevere il parere favorevole al suo utilizzo;...in particolare - confermano Collavin e Monte - al fine di verificarne le caratteristiche anticorrosive e di protezione delle superfici lavate, sono stati eseguiti alcuni test consistenti nello stoccaggio all aperto di un certo numero di pezzi trattati: l ossidazione si è manifestata sulle superfici esposte solo dopo 45 giorni.... La sperimentazione, dapprima su una sola linea produttiva, si è quindi dimostrata positiva ed il Bionet Protective è stato così utilizzato in tutte le 8 lavatrici, senza alcuna necessità di modificare gli impianti esistenti. 18 ANNO IX N.34 MAGGIO 2003
I RISULTATI Dopo più di un anno di funzionamento a regime, il bilancio che ci viene descritto è più che positivo; in particolare, i due responsabili hanno spiegato che: l uso del prodotto ha eliminato totalmente gli scarti di lavorazione imputabili al lavaggio la possibilità di lavorare a freddo ha consentito, con prestazioni tecniche superiori rispetto alla situazione precedente, di ridurre drasticamente i consumi energetici necessari per la produzione di energia termica (le uniche apparecchiature ora rimaste ed utilizzate sono le resistenze elettriche per il riscaldamento dell aria di asciugatura) e di eliminare completamente l impegno economico e di personale per la manutenzione dei bruciatori dal punto di vista della sicurezza, poiché il prodotto non è classificato né come corrosivo né come tossico, non necessita di particolari accorgimenti per lo stoccaggio, per la movimentazione e per il suo utilizzo. Non essendoci più produzione di fumi e vapori, è stata eliminata la necessità di cappe di aspirazione e di sistemi di evacuazione degli stessi, migliorando sia l igiene del posto di lavoro che l impatto ambientale esterno non si sono più verificate ostruzioni degli ugelli degli spruzzi, né incrostazioni di calcare nelle vasche, con ulteriore riduzione delle ore di manutenzione e pulizia il consumo di acqua e di prodotto chimico si è drasticamente ridimensionato: pur mantenendo una concentrazione nel bagno pari al 3%, l impiego di Bionet è pari a 600 kg/mese, mentre la sostituzione totale del bagno avviene ora 2 volte all anno; settimanalmente viene effettuato un rabbocco d acqua avente lo scopo di eliminare dalla superficie del liquido l olio METAL CLEANING & FINISHING residuo che non è stato asportato dai disoleatori a nastro in continuo (operazione di schiumatura) la parte di olio che inevitabilmente permane nel bagno (la cui concentrazione viene monitorata settimanalmente), essendo parzialmente degradato, come risultato dell azione del nuovo prodotto, non esplica più la propria azione contaminante e quindi rende possibile una minor frequenza di sostituzione del bagno stesso, come già evidenziato nel punto precedente il consumo di reagenti per gli impianti di depurazione delle acque dello stabilimento si è ridotto (il dato analitico non è però disponibile, nda), in quanto la presenza di Bionet ancora attivo nei reflui coadiuva il processo depurativo l impegno temporale per la manutenzione è passato a 2-4 ore per lavatrice la nuova configurazione del processo di lavaggio (operazioni a temperatura ambiente, eliminazione del risciacquo, assenza di captazione ed aspirazione fumi) ha permesso l acquisto di un nuovo impianto più semplice, con dimensioni e componentistica ridotte, procurando alla Eaton un risparmio nell investimento il consumo di energia elettrica si è anch esso ridotto, poiché le uniche apparecchiature ora in funzione sono, per ciascuna lavatrice, la pompa di ricircolo, il disoleatore, la soffiante per l asciugatura dei pezzi e il quadro elettrico di comando. CONCLUSIONI Questo è il quadro della situazione attuale alla Eaton dopo la sostituzione totale del vecchio sapone con il Bionet Protective, così come ce l hanno descritto i due intervistati. Ma sono tutte rose e fiori, dunque? Beh, effettivamente qualche difetto 19 deter- il prodotto in questione ce l ha. A partire dal costo: quasi 8,00 Euro/kg contro 1,5 Euro/kg del prodotto precedente; e considerando che il consumo di sostanza è passato da 1.200 kg/mese a 600 kg/mese, il costo di gestione imputabile alla voce agente pulente non è di certo diminuito, anzi... Tuttavia, il bilancio netto dell operazione di sostituzione è positivo per le casse della Eaton; infatti, all incremento di costo sopra descritto si devono aggiungere tutte le riduzioni di costo derivanti dai miglioramenti precedentemente citati, a conferma del fatto che nel lavaggio industriale il costo del prodotto non è l unico parametro da considerare nel bilancio economico. Tra gli altri aspetti da migliorare, vi è indubbiamente la tendenza che ha l estratto di alghe di essere soggetto all azione metabolica dei batteri inevitabilmente presenti nel bagno di lavaggio, soprattutto se vengono raggiunte quelle condizioni anaerobiche tipiche causate dalla permanenza di un tappo d olio sulla superficie liquida; l effetto che ne consegue è la diffusione di odori molesti in ambiente di lavoro. A causa di ciò, il bagno deve essere mantenuto costantemente in condizioni di buona ossigenazione, mediante movimentazione continua del liquido tramite la pompa di spruzzatura. Infine, a quanto è dato sapere, un altro aspetto negativo deriva dalla necessità di mantenere costantemente sotto controllo la condizione del bagno, in termini di ph e di concentrazione di olio presente, affinché siano sempre verificate le condizioni ottimali di lavoro; il monitoraggio deve essere necessariamente eseguito da personale esperto e qualificato, ma l impegno non è eccessivo e, alla Eaton, corrisponde a qualche minuto alla settimana. Per ulteriori informazioni segnare 2 sull apposita cartolina in fondo alla rivista
Box informativo (fonte Torchiani) NOVITA NEL LAVAGGIO INDUSTRIALE: LE BIOTECNOLOGIE La pulizia di manufatti nell industria è un elemento essenziale del ciclo produttivo che interessa la maggior parte delle aziende metalmeccaniche. Basti pensare al trattamento superficiale su metallo o plastica (rivestimenti galvanici, trattamenti termici, verniciatura), alla pulizia intermedia fra diverse fasi di lavorazione, alla pulizia del manufatto pre-assemblaggio o allo sgrassaggio finale, per avere una significativa percezione dell importanza di questo aspetto produttivo. Quindi, nella maggior parte dei casi, prima di poter eseguire una qualsiasi delle operazioni sopra citate, il manufatto deve subire un adeguata preparazione della propria superficie, in modo che sia perfettamente idonea alla fase successiva della propria lavorazione. Assicurare che la superficie del manufatto sia il più possibile esente da impurità quali sfridi metallici, polveri, residui di oli di lavorazione o protettivi, ecc., che influiscono sulla qualità del risultato finale di produzione, è sicuramente una fase importante del ciclo produttivo. L impiego e la scelta di un particolare prodotto di pulizia e del relativo sistema di lavaggio, deve oggi necessariamente tenere conto soprattutto delle sempre più severe norme legislative che ne regolano l utilizzo, l emissione nell ambiente lavorativo e nell ambiente circostante, lo stoccaggio, lo smaltimento finale. Nel nostro Paese esistono norme generali diversificate, ma controlli e limiti, demandati alle Regioni, differiscono spesso da zona a zona. E inoltre in via di recepimento una nuova normative CEE (direttiva VOC) che unificherà tutte le diverse norme in vigore nei diversi Paesi membri, che fisserà limiti e regole più severe, soprattutto nell utilizzo di fluidi di lavaggio volatili, quali i solventi. Da tempo, è comunque noto il danno provocato all ambiente e la pericolosità per gli operatori dei solventi, soprattutto quelli clorurati, che oggi, per essere utilizzati, necessitano di costosi impianti a circuito chiuso che ne limitano al massimo la possibile fuoriuscita nell ambiente. La scelta di parecchie industrie, si è quindi orientata su prodotti detergenti miscibili in acqua, che, rispetto ai solventi tradizionali, hanno sicuramente un più contenuto impatto ambientale. Si tratta comunque di miscele di sostanze chimiche che spesso sono etichettate come corrosive, irritanti o addirittura tossiche, con il notevole limite di dover sostenere elevati costi di gestione e, soprattutto, di un frequente rinnovo della soluzione con produzione di elevate quantità di prodotto da smaltire. La novità nel settore del lavaggio industriale, è rappresentata dall introduzione di detergenti a base completamente naturale: i biodetergenti BIONET. Sono prodotti formulati per la pulizia a base acquosa di qualsiasi superficie inquinata da oli, sostanze grasse, idrocarburi e loro derivati, colle, resine, ecc. I BIONET sono costituiti esclusivamente da alginati (estratti tramite un processo di idrolisi da particolari alghe marine). Rispetto ai tradizionali formulati chimici, operano in condizioni di estrema sicurezza, non contenendo alcun composto etichettato come tossico, nocivo, irritante o corrosivo, garantendo un risultato finale di pulizia perfettamente paragonabile, ed in molti casi superiore, a qualsiasi formulato chimico alcalino. Il tutto operando anche a temperatura ambiente. La non aggressività dei BIONET salvaguarda perfettamente qualsiasi superficie dalla corrosione, sia i manufatti da lavare che l impianto utilizzato. Inoltre, la capacità di degradare rapidamente gli inquinanti, permette una durata del bagno di sgrassaggio di gran lunga superiore a qualsiasi prodotto chimico, riducendo quindi costi di gestione, smaltimento ed interventi manutentivi. Il tutto operando in condizioni ideali di sicurezza per la tutela degli operatori e la salvaguardia dell ambiente. Antonio Guglielmoni Torchiani 20 ANNO IX N.34 MAGGIO 2003