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La evolución económica de un país está ligada directa-mente a su progreso industrial. En el presente, Colombia crece fuertemente en la minería y la extracción de pe-tróleo, así como el mercado de automóviles y maquina-ria pesada. Algunos de los componentes utilizados para realizar dichas actividades, requieren procesos especiales para funcionar correctamente y perdurar en el tiempo, por lo cual, surge la necesidad de contar con empresas que posean el conocimiento y la maquinaria necesaria para llevarlos a cabo.

Particularmente, los sectores industriales mencionados utilizan piezas cilíndricas que tienen en común el pro-ceso al que son sometidas: “el bruñido”. Aunque no es muy popular en la industria, este procedimiento es de vital importancia, pues de su correcta ejecución depende que la pieza rinda adecuadamente.

Foto: Metal Actual

Bruñidoras, Acabado Superficial Interno en DesarrolloCarlos Elías Sepúlveda Lozano Periodista Metal Actual

Hay máquinas que trabajan piezas de hasta 10 metros de largo.

El bruñido es el último proceso al que se someten las piezas, principalmente cilindros, para darles un acabado superficial interno específico, que les permite retener mejor los líquidos de lubricación aplicados para su funcionamiento. El auge de sectores industriales en Colombia que utilizan piezas de este tipo, es clave para un desarrollo económico más fuerte de este proceso y las máquinas que lo hacen.

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El bruñido es un proceso de acaba-do que mediante piedras abrasivas (llamadas también barretas) pro-porciona características específicas a las superficies de las piezas como tolerancias, rugosidad y canales uni-direccionales. Este procedimiento genera un rayado interior de la su-perficie para que en esas rayaduras sea retenido el aceite o lubricante que es aplicado en la pieza cuando está en funcionamiento, y así esta se deslice mejor donde es utilizada –por lo general son parte de un mo-tor, por ejemplo un pistón–.

El bruñido corrige redondez¹, para-lelismo², rectitud y concentricidad³, errores que pueden generarse en los diversos procesos de mecanizado pre-vios a los que es sometida la pieza. Cabe aclarar que el bruñido es una operación de acabado de la superficie del producto, por lo que no es utiliza-do para la modificación de la geome-tría en bruto del mismo, aunque si es empleado para determinar o ajustar las medidas finales de la pieza.

Elección de la Máquina y su HerramientaLa máquina para realizar el bruñido varía de acuerdo a la pieza trabaja-da. En el mercado existen bruñidoras verticales y horizontales, también hay máquinas de mayores dimensio-nes que son especiales para trabajar tubos de tamaños superiores.

Las máquinas verticales, en el caso de las más robustas, manejan piezas de hasta 121,9 cm de largo. En cuan-to al diámetro, las bruñidoras de este tipo pueden trabajar orificios desde 3mm hasta 20,3cm con velo-cidades de husillo que van de 90 a 600 revoluciones por minuto (rpm). Ciertos modelos admiten piezas que pesen hasta 900 kilos.

En la actualidad existen bruñidoras verticales que ofrecen al industrial un motor para mover el cabezal y otro independiente para desplazar la carrera de la máquina, lo que las provee de mayor potencia para tra-bajar las piezas.

También hay equipos de tres cabe-zales con sistema CNC (Control Nu-mérico Computarizado), que permi-ten realizar el bruñido en tres fases diferentes: desbaste, semiacabado y acabado. Las piezas que bruñen este tipo de máquinas son, por lo general, cilindros hidráulicos con diámetros entre 25 y 100mm, que tienen una longitud de entre 200 y 1000 mm.

En el caso de las bruñidoras horizon-tales, hay modelos estándar que bru-ñen piezas que miden hasta 400mm de largo con diámetros entre 1,5 y 165 mm. Por lo general, la mayoría de versiones de máquinas de este tipo tienen una longitud de carrera de 6mm y el motor del husillo puede llegar a una velocidad de 3700 rpm.

En el caso que el industrial realice bruñidos de productos de gran tama-ño, hay máquinas horizontales que pueden trabajar piezas de hasta 10 metros de largo, con diámetros entre 40 y 500mm. Vale decir que las bruñi-doras horizontales trabajan mayores tamaños porque en esa posición hay más estabilidad en la estructura de la máquina, lo que no sucedería si la es-tructura fuera vertical, debido a que tendría que ser excesivamente alta y esto afectaría la calidad del proceso.

Para realizar el bruñido, los equipos tienen una herramienta especial, si-milar a un escariador, llamada piedra abrasiva o barreta. Dicha herramien-ta va montada en un cabezal expan-sible con una rotación de izquierda a derecha y un avance con carrera ver-tical ascendente y descendente igual al largo del material a bruñir.

Los movimientos combinados evitan que la piedra abrasiva repita una trayectoria ya realizada sobre la su-perficie. Al producirse el cambio de sentido de la carrera se obtienen las marcas típicas de estrías cruzadas (rayaduras), que tienen las piezas bruñidas.

Las piedras de bruñir están fabrica-das de óxido de aluminio, el tamaño de grano varía según el material que vaya a ser trabajado (aluminio, fun-dición, acero inoxidable, materiales templados). Los tamaños del grano para realizar el bruñido están entre 80 y 600. A medida que aumenta este número, el grano abrasivo es más fino. Los abrasivos más emplea-dos en la industria son el corindón o alundum (Al2O3), el carburo de silicio o carborundum (CSi), el nitruro de boro cubico y el diamante natural o sinterizado.

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Las bruñidoras pueden manejar variados tamaños de piezas. El industrial debe tener presente en que rango de longitud están las pìezas que maneja para hacer la elección del equipo correcto.

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Para que el grano se mantenga su-jeto a la piedra es utilizado un aglo-merante, el cual se desprende con los granos gastados por la operación de corte, acción que hace que apa-rezcan nuevos granos abrasivos que están en capas inferiores, todo este proceso es llamado auto-afilado, principal característica de este tipo de herramientas.

Por lo general, el grano de tamaño 100 es utilizado para desbaste; em-pleado frecuentemente cuando son rectificadas partes de motos, porque con el bruñido se retira material al cilindro y este se expande.

Cuando es requerido un acabado in-termedio de la superficie lo ideal es utilizar un grano tamaño 200, para un acabado final puede emplearse el grano número 300. Así mismo, exis-ten empresas que debido a los tra-bajos especiales que realizan, como bruñido de motores diesel, emplean granos abrasivos número 500 o 600, que son los más finos que existen.

Igualmente, los discos y los cilindros utilizados en los sistemas de frenos de automóviles, volquetas, monta-cargas y retroescavadoras son bru-ñidos. Cabe destacar que en este segmento industrial también se bruñen los pistones y las camisas del motor, bielas, diámetros interiores de engranajes y bujes que requieren ser rectificados en la parte interior,

debido a que es mejor repararlos al momento de su avería que comprar piezas nuevas, por los costos que ello implica.

Sin el Bruñido no Sería lo MismoEl bruñido es aplicado en casi todos los sectores industriales, por ejem-plo, en Estados Unidos son someti-dos al proceso los trenes de aterriza-je de diferentes modelos de aviones, lo que da cuenta de la magnitud de las piezas que pueden llegar a ser manejadas.

Así mismo, el bruñido es utilizado en la industria petrolera y en la indus-tria del gas, las cuales utilizan tubos de tamaños considerables para sus actividades y manejan maquinaria cuyas partes requieren del proceso para tener un rendimiento óptimo.

Otra industria que lleva a cabo el bruñido es la musical, dado que los tubos que utilizan instrumentos como saxofones, organos, trom-petas y similares, son sometidos al proceso de una forma especial, para que queden con tamaños y acaba-dos según sea su fin específico.

Luego de ser bruñidas, las piezas presentan un endurecimiento mayor en su superficie debido a las disloca-ciones generadas por la deforma-ción causada en el proceso, hecho que mejora sus propiedades mecáni-cas y por ende extiende la vida útil de las piezas.

El bruñido también corrige los de-fectos de las piezas que hayan sido generados en las operaciones pre-vias de mecanizado, como crestas y valles presentes en la superficie, en-tre otros; lo que permite que haya mayor resistencia al desgaste y se eviten los puntos donde pueden ini-ciarse grietas de fatiga y corrosión.

Las herramientas intercambiables uti-lizadas para bruñir, generan ahorro en tiempos de proceso, que se traduce

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en mayor productividad. Además brindan una precisión de centésimas de milímetro, factor importante debido a que la mayoría de piezas son acopladas a diversos siste-mas y requieren una exactitud rigurosa.

La principal desventaja del proceso es el alto costo eco-nómico que implica realizarlo. El bruñido se justifica para aplicaciones que requieran de una alta precisión. Los valores se calculan teniendo en cuenta el costo del operario, el tiempo utilizado por pieza, el porcentaje de desgaste de abrasivo y su costo, y el valor del aceite uti-lizado como refrigerante. Lo anterior también ayuda a calcular el retorno de la inversión.

Es Mejor Hacerlo AsíEs importante que el industrial que está interesado en llevar a cabo el proceso de bruñido o que ya lo emplea en su empresa, conozca una serie de pautas para reali-zarlo de forma adecuada y no tenga inconvenientes du-rante el mismo.

En primer lugar, la superficie de la pieza debe contar con un buen acabado luego de pasar por el premaqui-nado (entre 3,2 y 6,3 micras, µm), sin estrías, grietas ni presencia de viruta. Además, debe estar dimensionada correctamente.

Cuando es bruñida la pieza, el material de esta se redu-ce, por lo que es necesario contar previamente con este factor, para lograr una pieza dentro de la tolerancia di-mensional requerida. Así mismo, es clave tener presente el grosor de la pieza, porque esta debe resistir la fuerza compresiva que ejerce el bruñido, de lo contrario es po-sible que el material se fracture y ocasione pérdidas eco-nómicas – cuando la pieza es cilíndrica hueca, su espesor debe ser mayor al 20 por ciento del diámetro interior –.

Otro factor importante para un correcto bruñido es el fluido utilizado durante el proceso, porque este ayuda a refrigerar y disminuye la fricción entre la herramienta y la pieza. Por lo general, es empleado un líquido com-puesto por 80 por ciento petróleo y 20 por ciento aceite lubricante universal, que también se encarga, mientras se suministre de forma continua, de evacuar la viruta y escoria desprendida durante el proceso por la pieza y el abrasivo de la herramienta.

En caso de que este material desprendido no sea evacua-do de forma correcta, puede ocasionar desgaste prema-turo de la barretas o piedras abrasivas, así como afectar directamente el acabado de la superficie del material. El buen acabado depende, en gran parte, de que el aceite esté limpio y el proceso sea lubricado en abundancia.

Es fundamental tener en cuenta el correcto filtrado de este aceite, puesto que si no es hecho correctamente las partículas no filtradas pueden producir rayas profundas en la superficie y ocasionar un acabado no deseado.

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En Colombia Actualmente, la mayoría de las com-pañías que hacen operaciones de bruñido en Colombia, lo realizan de una forma muy empírica, por lo que todavía no manejan el bruñido para operaciones de acabado que requie-ren mayor tecnología. (Ver cuadro 1 y 2)

Según el ingeniero Iván Campos de Rexcotools, “el bruñido es el pro-ceso más importante en la trans-formación de piezas que requieren excelentes, porque por lo general las compañías invierten mucho di-nero en máquinas para hacer piezas, pero el proceso fundamental para la pieza es el acabado. Generalmente lo hacen con máquinas antiguas o de manera empírica, y pierden todo el tiempo invertido en producción, porque la pieza no va a rendir de la misma forma cuando es utilizada”.

El trabajo empírico al que hace refe-rencia el ingeniero Campos, se pro-duce cuando el industrial compra una herramienta de bruñido y la ins-tala en un taladro o adapta un mo-tor que hace girar la herramienta.

En ese caso, el concepto del bruñi-do se pierde, puede funcionar el acabado porque la herramienta es un abrasivo y por lo tanto rectifi-ca, pero existen otras variables que se conjugan para que el bruñido sea realizado de una forma exitosa como movimientos verticales y velo-cidades específicas.

“Estamos en el proceso de enseñarle a la gente y darle la idea de cómo funciona el bruñido, cómo se debe bruñir correctamente, cómo funcio-na una máquina y cómo se debe en-tender realmente el proceso” agre-ga el ingeniero Campos.

En este momento, la industria na-cional debe prepararse mejor para el proceso de bruñido, dado que en Colombia es inminente y necesaria la tecnificación de la infraestructura dedicada a la explotación minera, lo que genera la necesidad de contar con compañías preparadas que po-sean la maquinaria que pueda llevar a cabo los trabajos requeridos por estos sectores en desarrollo y hacer-los de una manera rápida y eficiente.

En Perú por ejemplo, la minería está más desarrollada que en Colombia, y

en ese país ya existen seis compañías que utilizan máquinas de bruñido para reparar sus cilindros, porque el mercado lo requiere. Las exigencias de reparaciones de cilindros hidráu-licos en Colombia son más necesarias y especializadas cada día.

Citas

1) Defecto de redondez: se caracteriza por la distancia pico-valle entre el máximo y el mínimo de los valores encontrados, respecto a un eje de referencia.

2) Paralelismo: característica de una superficie plana o un vértice la cual equidista en toda su longitud con otra superficie o vértice plano de la misma o de otra pieza.

3) Concentricidad: significa que el diámetro interior y exterior de una pieza tengan el mismo eje o centro. En muchas piezas no se da esto, por lo que hay que ajustarlo, el bru-ñido es capaz de corregir la concentricidad en caso que no coincida interna y externamente.

Fuentes

• Iván Campos Barrera, Ingeniero Manager Rexcotools. ivan.campos@campostools.com

• www.sunnen.com - www.suntecmt.com/brunido_hta.html-es.wikipedia.org-www.honingtec.com–www.faii.etsii.upm.es

Cuadro 1.Importaciones de máquinas bruñidoras para metales y cermets según país de origen. Enero - junio de 2012

Partida Descripcion Pais Origen Us$ Cif

8460400000 Máquinas de lapear (bruñir) para metal o cermets.

ALEMANIA. 78.934

CANADA. 8.430

CHINA. 561ESTADOS UNIDOS. 11.867

ITALIA. 67.104

Total 166.895,40Fuente: DANE-DIAN

Cuadro 2. Importaciones de máquinas bruñidoras para metales y cermets US$ - CIFSubpartida Arancelaria Descripción 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011

8460400000

Bruñidoras, lapeadoras o rodadoras

para metales y cermets

86.667 133.764 189.512 144.261 131.057 263.551 494.997

Fuente: DANE-DIAN

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