HOME | ÍNDICE POR TÍTULO | NORMAS PUBLICACIÓN Espacios. Vol. 37 (Nº 25) Año 2016. Pág. 12
Cristina Silveira da SILVA 1; Elesandro Antonio BAPTISTA 2; Nivaldo Lemos COPPINI 3
Recibido: 22/04/16 • Aprobado: 02/052016
RESUMO: Os fluídos de corte empregados em usinagem apresentam um ambiente propício para a disseminação de microorganismos que deterioram suas propriedades ao longo do tempo. Uma das maneiras de se controlar tal proliferação é por meio da radiação ultravioleta, técnica conhecida por sua ação na eliminação parcial de microrganismos em superfícies. O objetivo deste trabalho é testar o desempenho de um dispositivo que permite aplicar a radiação ultravioleta no controle desses organismos em fluídos de corte. A quantidade de lâmpadas utilizadas foi variada e o resultado foi comparado com uma curva de crescimento inicial, que permitiu verificar o bom desempenho do dispositivo testado. |
ABSTRACT: The cutting fluid used in cutting process have a favorable environment for dissemination of microorganisms that deteriorate its properties over time. One approach to control such proliferation is by ultraviolet radiation aplication, known technique for his action in partial elimination of microorganisms on surfaces. The objective of this study is to test the performance of a device for applying ultraviolet radiation in controlling these organisms in cutting fluids. The amount of used ultraviolet lamps was varied and the result was compared to an initial growth curve, which has shown good performance of the tested device. |
No fim do século XIX Taylor utilizou grandes quantidades de água na região formada pela peça-ferramenta-cavaco para diminuir o atrito e a temperatura durante a usinagem. Apesar do bom resultado inicial, que resultou no aumento da vida da ferramenta, a utilização da água provocou corrosão nas peças com o passar do tempo. Isso justificou a continuidade das pesquisas explorando o emprego de novos materiais que possibilitaram um salto de eficiência durante o processo de usinagem. Chegou-se assim ao fluido de corte, imprescindível em alguns casos para a lubrificação e/ou refrigeração do processo de usinagem (Ebbrell et al, 2000 e Nguyen & Zhang, 2003).
Devido a sua composição rica em componentes orgânicos e a utilização de água como diluente, os fluidos de corte se tornam um ambiente propício para a proliferação de microrganismos, que os utilizam como meio de cultura se proliferando e liberando toxinas que alteram sua composição e também diminuindo assim, o tempo de vida útil do fluido, seja por meio da degradação de suas propriedades lubri-refrigerantes ou por meio do odor insuportável provocado pela cultura de bactérias. A redução do tempo de vida útil do fluido de corte pode gerar custos adicionais, devido a necessidade de substituição prematura e o descarte ecologicamente correto (Thomé et al, 2007).
Fluidos de corte emulsionáveis à base de água são propensos a contaminação microbiana e mesmo em condições normais de funcionamento podem rapidamente tornar-se contaminados com uma vasta população microbiana (Sulliman et al, 1997; Skerlos, 2003).
Desde o início da utilização dos fluidos de corte como lubrificantes, a contaminação tem sido causa de preocupação. Os efeitos nocivos do crescimento microbiano podem resultar em diminuição do período de vida útil do fluído de corte (Leder et al, 1989), e evidências de estudos disponíveis revelaram que os trabalhadores podem estar expostos a algumas doenças ocupacionais, como a dermatite, por meio do contato da pele com estruturas contaminadas (Awosika-Olumo et al, 2003).
Alguns problemas respiratórios também são associados a utilização do fluido de corte contaminado, o que gera uma grande preocupação, pois podem estar associados a inalação de agentes microbianos específicos que podem intensificar uma série de reações tóxicas ou alérgicas aos trabalhadores expostos a névoa do referido fluido (Lewis et al, 2001).
Por possuir diferentes tipos de hidrocarbonetos, os fluidos de corte se tornam um ambiente favorável ao desenvolvimento bacteriano, principalmente bactérias Gram-negativas e algumas medidas preventivas acabam tornando-se necessárias, como por exemplo, o uso de biocidas. Porém, é necessário que a concentração utilizada seja adequada, para que danos tanto ao processo, como ao trabalhador sejam amenizados. Com o passar do tempo, e também devido a evaporação da água, os biocidas perdem sua eficiência e a alteração da concentração é alterada. A adição de novas doses de biocidas altera a relação de concentração do fluido, reduzindo sua eficiência (Sandin et al, 1991).
Muitos métodos foram estudados e testados na busca pela redução da contaminação bacteriana. A pasteurização, a filtração a centrifugação e a usinagem a seco, foram os métodos físicos utilizados. Como exemplo de método químico, tem-se o uso de biocidas. Entretanto, alguns métodos de controle possuem algumas desvantagens e limitações, como no caso da pasteurização, em que as altas temperaturas necessárias não são atingidas (Johnson et al, 2002).
Como maneira de vencer as desvantagens associadas a métodos de desinfecção, pesquisadores têm utilizado as radiações não ionizantes, por meio do uso de luz Ultra-Violeta (UV). Trata-se de um método largamente utilizado para a desinfecção de água e que apresenta vantagens em relação a métodos químicos, resultando em maior eficiência e menor riscos de problemas ocupacionais (Johnson et al, 2002). A utilização da luz ultravioleta não resulta em qualquer produto indesejado, não depende de pH e da temperatura e necessita de menor tempo de exposição quando comparado com outras técnicas. A radiação UV possui um comprimento de onda acima de 1nm, causando danos ao DNA das células atingidas, contudo, o comprimento de onda de 260nm aumenta a eficácia de inativação. Como desvantagem, pode-se citar a limitação de penetração da luz UV no fluido de corte, pois é necessária uma exposição direta aos raios para que o mesmo seja eficiente e superfícies protegidas, ou não atingidas, não são afetadas (Tortora et al 2012).
A investigação sobre a contaminação bacteriana deve ser iniciada pela identificação e isolamento dos microrganismos presentes nos fluidos de corte, utilizando tradicionalmente a técnica de placa de ágar com meio de cultura nutriente, seguido por morfologia microscópica (BARR, 1998).
A utilização da luz UV é amplamente conhecida pela eliminação parcial de microrganismos presentes em superfícies, salas, materiais etc. Porém sua eficácia depende de alguns fatores que influenciam sua capacidade microbiana, como por exemplo, tempo de exposição, tamanho da população, características dos microrganismos e condições ambientais e de aplicação. A utilização da radiação UV pode ser uma alternativa para promover o controle ou até mesmo a eliminação desses microrganismos, aumentando o tempo de vida útil do fluido de corte e diminuindo o seu descarte no meio ambiente.
O objetivo deste artigo é verificar a eficiência da aplicação da radiação ultravioleta como meio de neutralização de microrganismos presentes no fluido de corte, por meio do emprego de um dispositivo específico, alterando-se a quantidade de lâmpadas utilizadas.
Para o presente experimento utilizou-se uma bancada de teste, construída para simular o funcionamento, em circuito fechado, de um sistema de refrigeração de uma máquina ferramenta utilizada em processos de usinagem, como demonstrado na Figura 01.
Figura 1. Equipamento (bancada de teste) utilizado neste trabalho.
O equipamento possui capacidade para armazenamento de 20 litros do fluido de corte. Nele foi acoplado um dispositivo contendo três lâmpadas UV que possuí interruptores que podem ser acionados individualmente, tornando possível o teste sem a utilização de lâmpadas UV, ou variando-se de uma a três lâmpadas ligadas. O fluido de corte é enviado do reservatório inferior até o superior por meio de uma bomba, controlada por um sensor de nível, e por gravidade passa pelas 3 lâmpadas UV que podem estar ligadas ou não.
No dispositivo que armazena as lâmpadas UV existe uma proteção para que a radiação das lâmpadas permaneça apenas no compartimento em que passa o fluido de corte, de forma que não seja possível atingir os operadores envolvidos no processo ou que estejam próximos ao sistema.
Foi utilizado o fluido de corte BLASOCUT BC 20 com diluição de 5% em água, e o nível do reservatório teve o seu volume completado sempre que foi percebida alteração, principalmente, devido a evaporação da água.
A vazão foi inicialmente regulada para 1 litro por minuto e o período de aplicação da radiação UV foi mantido em 8 horas a cada 24 horas, simulando um turno de trabalho por dia. O período de teste foi de 30 dias para cada etapa, sendo: etapa-01 - fase de controle; etapa-02 - 3 lâmpadas ligadas e; etapa-03 - 2 lâmpadas ligadas.
Durante o período testado (30 dias), uma amostra do fluido de corte foi retirada diariamente, imediatamente após 8 horas de aplicação da radiação UV, e foram semeadas em meio de cultura ágar nutriente e incubadas em estufa 37ºC por 48 horas, com posterior contagem das colônias de bactérias existentes.
O procedimento de coleta, semeação, incubação e contagem das colônias de bactérias foi definido de acordo com ANVISA (2010).
O presente estudo demonstrou a presença de contaminantes mesmo nas primeiras amostras (controle - sem a aplicação da radiação UV) como pode ser observado abaixo:
Tabela 01 - Contagem de colônias bacterianas na fase controle
Conforme Sulliman et al, 1997, os fluidos de corte emulsionáveis em água já estão propensos a uma contaminação bacteriana, mesmo em condições normais de funcionamento, o que ficou evidenciado na fase controle, a qual apresentou contaminação desde o início dos experimentos, atingindo ao final de 30 dias uma contagem considerável de colônias bacterianas (em torno de 2800 colônias).
Observou-se uma diminuição na concentração bacteriana nos dias em que foi restabelecido o volume do fluido de corte no equipamento.
Após a primeira etapa (fase de controle), o experimento foi realizado utilizando-se 3 lâmpadas ultravioleta pelo período de 30 dias, com amostras diárias e inoculação em placas contendo ágar nutriente, após um período de 8 horas de exposição do fluido de corte. Os resultados obtidos seguem na Tab. 02.
Tabela 02 – Contagem de colônias bactérias utilizando 3 lâmpadas UV.
Os experimentos realizados utilizando 3 lâmpadas UV iniciaram-se ao final da fase controle com uma contagem de 2800 colônias bacterianas e após as primeiras 8 horas de testes com luz ultravioleta foi percebido uma queda considerável no número de colônias, apresentando apenas 2 colônias no primeiro dia do experimento.
A luz ultravioleta diretamente sobre o DNA causa a formação de ligações covalentes nocivas entre certas bases, essas ligações podem ser cruzadas causando os dímeros de timina. Caso esses dímeros não sejam reparados, podem causar grandes danos e até mesmo morte celular, ou seja, pode não ocorrer a transcrição ou a replicação corretamente do DNA. Em seres humanos pode ocorrer um grande número de dímeros de timina nas células da pele e conseqüentemente resultar em um câncer de pele (Tortora, 2012).
A terceira fase do presente estudo foi a utilização de 2 lâmpadas ultravioleta, nos mesmos moldes da fase que utilizou 3 lâmpadas. Diariamente ao final do período de 8 horas uma amostra de 10µm era retirada com uma alça e inoculada em uma placa de meio de cultura contendo ágar nutriente e incubada a 37ºC por 48 horas.
Ao final do período de incubação as colônias foram contadas e apresentaram um número superior ao resultado da utilização de 3 lâmpadas, demonstrando que a utilização de 2 lâmpadas não apresentou a mesma eficiência que as 3 lâmpadas UV anteriormente utilizadas Tab. 03.
Tabela 03 – Contagem de colônias bactérias utilizando 2 lâmpadas UV.
O fato da luz ultravioleta não ser tão penetrante (Tortora et al, 2012), pode ser um indicativo dos resultados não terem apresentado a mesma eficiência em ambos os testes, pois o fluido de corte não foi substituído para a realização do experimento utilizando 2 lâmpadas UV, e já apresentava uma turbidez superior ao final dos testes.
Os resultados obtidos nos experimentos utilizando luz ultravioleta no controle de microrganismos apresentou grande eficiência quando comparado com a fase de controle como pode ser observado na Figura 02.
Figura 02. Comparação entre as fases do experimento. Em vermelho a fase controle, em azul 3 lâmpadas UV e verde 2 lâmpadas UV.
Houve considerável redução no número de colônias no momento em que se fez o uso da radiação ultravioleta diretamente sobre o fluido de corte.
Os resultados do presente estudo demonstraram que o objetivo inicial foi alcançado, ou seja, o dispositivo testado apresentou bons resultados no tratamento do fluído de corte por meio da aplicação da radiação UV.
A utilização de 3 lâmpadas apresentou resultado superior ao uso de 2 lâmpadas, pois o nível do número de colônias foi bem inferior ao longo de 30 dias. Mesmo no caso do uso de 2 lâmpadas, o nível de contaminação foi mantido praticamente constante.
Portanto, o dispositivo testado pode ser usado como meio de controle de contaminação bacteriológica em fluídos de corte, reduzindo, ou até mesmo eliminando, o uso de biocidas e também diminuindo os riscos ocupacionais que são freqüentemente associados ao uso de fluídos de corte.
Os autores agradecem à Universidade Nove de Julho pela bolsa de estudos concedida.
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1. Máster en Ingeniería de Producción por la Universidade Nove de Julho en Sao Paulo, Brasil. Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção, Universidade Nove de Julho, São Paulo, Brasil
2. Doctor en Ingeniería de Producción y Profesor del Programa de Pós Graduação em Engenharia de Produção, Universidade Nove de Julho, São Paulo, Brasil. Email: elesandro@elesandrob.eng,br
3. Doctor en Ingeniería Mecánica y Profesor del Programa de Pos-graduación en Ingeniería Mecánica de la Universidade de Taubaté, Taubaté, São Paulo, Brasil