Proceso de manufactura
La figura 1 muestra una descripción general del proceso de fabricación de neumáticos.
Figura 1. El proceso de fabricación del neumático
Mezcla de compuestos y Banbury
Un mezclador Banbury combina material de caucho, negro de carbón y otros ingredientes químicos para crear un material de caucho homogéneo. El tiempo, el calor y las materias primas son factores utilizados para diseñar la composición del material. Los ingredientes generalmente se proporcionan a la planta en paquetes previamente pesados o son preparados y pesados por el operador de Banbury a partir de cantidades a granel. Los ingredientes medidos se colocan en un sistema transportador y se carga el Banbury para iniciar el proceso de mezclado.
Cientos de componentes se combinan para formar el caucho que se utiliza para la fabricación de neumáticos. Los componentes incluyen compuestos que actúan como aceleradores, antioxidantes, antiozonizantes, extensores, vulcanizadores, pigmentos, plastificantes, agentes de refuerzo y resinas. La mayoría de los constituyentes no están regulados y es posible que no hayan tenido evaluaciones toxicológicas exhaustivas. En términos generales, la exposición ocupacional de los operadores de Banbury a las materias primas se ha reducido gracias a las mejoras en los controles administrativos y de ingeniería. Sin embargo, sigue existiendo preocupación por la naturaleza y cantidad de los componentes que componen la exposición.
Molienda
El moldeado del caucho comienza en el proceso de molienda. Al finalizar el ciclo de mezcla de Banbury, el caucho se coloca en un molino de gotas. El proceso de fresado da forma al caucho en tiras planas y largas al forzarlo a través de dos rodillos fijos que giran en diferentes direcciones a diferentes velocidades.
Los operadores de molinos generalmente están preocupados por los riesgos de seguridad asociados con la operación abierta de los rodillos giratorios. Los molinos más antiguos solían tener cables o barras de disparo que el operador podía tirar si quedaba atrapado en el molino (consulte la figura 2); los molinos modernos tienen barras corporales a la altura de las rodillas que se activan automáticamente si el operador queda atrapado en los molinos (ver figura 3).
Figura 2. Molino antiguo con una barra de disparo ubicada demasiado alta para ser efectiva. El operador, sin embargo, tiene guantes grandes que se introducirían en el molino antes que sus dedos.
Ray C. Becada
Figura 3. Molino para línea de calandra con una protección de barra de cuerpo que apaga el molino si los trabajadores se tropiezan.
James S. Federico
La mayoría de las instalaciones cuentan con extensos procedimientos de rescate de emergencia para los trabajadores atrapados en los molinos. Los operadores del molino están expuestos al calor y al ruido, así como a los componentes formados por el calentamiento o la liberación del caucho) (ver una cubierta de dosel sobre un molino de caída en la figura 4).
Figura 4. Molino de gotas y secador con capota y cables trampa
James S. Federico
Extrusión y calandrado
La operación de calandrado continúa para dar forma al caucho. La calandria consta de uno o más (a menudo cuatro) rodillos, a través de los cuales se fuerzan las láminas de caucho (ver figura 3).
La calandria tiene las siguientes funciones:
- para preparar caucho compuesto como una lámina uniforme de espesor y ancho definidos
- colocar una fina capa de caucho sobre un tejido ("recubrimiento" o "desnatado")
- forzar el caucho en los intersticios de la tela por fricción ("fricción").
Las láminas de caucho que salen de la calandra se enrollan en tambores, llamados "carcasas", con espaciadores de tela, llamados "revestimientos", para evitar que se peguen.
La extrusora a menudo se denomina "tubo" porque crea componentes de caucho en forma de tubo. La extrusora funciona forzando el caucho a través de troqueles de forma apropiada. La extrusora consta de un tornillo, barril o cilindro, cabezal y matriz. Se usa un núcleo o araña para formar el interior hueco de la tubería. La extrusora produce la sección grande y plana de las bandas de rodadura de los neumáticos.
Los operadores de extrusoras y calandrias pueden estar expuestos a talco y solventes, que se utilizan en el proceso. Además, los trabajadores al final de la operación de extrusión están expuestos a una tarea altamente repetitiva de colocar la banda de rodadura en carros de varios niveles. Esta operación a menudo se conoce como huellas de reserva, porque el carro parece un libro con las bandejas como páginas. La configuración de la extrusora así como el peso y las cantidades de rodadura a reservar contribuyen al impacto ergonómico de esta operación. Se han realizado numerosos cambios para disminuir esto, y algunas operaciones se han automatizado.
Montaje y construcción de componentes.
El montaje de neumáticos puede ser un proceso altamente automatizado. La máquina ensambladora de llantas consta de un tambor giratorio, sobre el cual se ensamblan los componentes, y dispositivos de alimentación para suministrar al fabricante de llantas los componentes a ensamblar (ver figura 5). Los componentes de un neumático incluyen talones, capas, paredes laterales y bandas de rodadura. Una vez que se ensamblan los componentes, el neumático a menudo se denomina "neumático verde".
Figura 5. Operador ensamblando un neumático en una máquina de neumáticos de una sola etapa
Los fabricantes de neumáticos y otros trabajadores en esta área del proceso están expuestos a una serie de operaciones de movimiento repetitivo. Los componentes, a menudo en rollos pesados, se colocan en las partes de alimentación del equipo de ensamblaje. Esto puede implicar la elevación y el manejo extensos de rollos pesados en un espacio limitado. La naturaleza del ensamblaje también requiere que el fabricante de llantas realice una serie de movimientos similares o idénticos en cada ensamblaje. Los fabricantes de neumáticos utilizan disolventes, como el hexano, que permiten que se adhieran la banda de rodadura y las capas de caucho. La exposición a los solventes es un área de preocupación.
Después de ser ensamblado, el neumático verde se rocía con un solvente o un material a base de agua para evitar que se adhiera al molde de curado. Estos solventes exponen potencialmente al operador de rociado, al manipulador de materiales y al operador de la prensa de curado. Hoy en día, se utilizan principalmente materiales a base de agua.
Curado y vulcanizado
Los operadores de la prensa de curado colocan los neumáticos verdes en la prensa de curado o en el equipo de carga de la prensa. Las prensas de curado en operación en América del Norte existen en una variedad de tipos, edades y grados de automatización (ver figura 6). La prensa utiliza vapor para calentar o curar el neumático verde. El curado o vulcanización del caucho transforma el material pegajoso y maleable en un estado no pegajoso, menos maleable y duradero.
Figura 6. Prensa de curado Bag-o-matic McNeal para pasajeros y camiones livianos ventilada con un ventilador de techo, Akron, Ohio, EE. UU.
James S. Federico
Cuando el caucho se calienta durante el curado o en etapas anteriores del proceso, se forman N-nitrosaminas cancerígenas. Debe controlarse cualquier nivel de exposición a la N-nitrosamina. Se debe intentar limitar la exposición a la N-nitrosamina tanto como sea posible. Además, los polvos, gases, vapores y emanaciones contaminan el entorno de trabajo cuando se calienta, cura o vulcaniza el caucho.
Inspección y acabado
Después del curado, quedan por realizar las operaciones de acabado y la inspección antes de almacenar o enviar el neumático. La operación de acabado recorta las rebabas o el exceso de caucho del neumático. Este exceso de caucho permanece en el neumático por las ventilaciones del molde de curado. Además, es posible que sea necesario eliminar el exceso de capas de caucho de las paredes laterales o de las letras en relieve del neumático.
Uno de los principales peligros para la salud a los que están expuestos los trabajadores mientras manipulan un neumático curado es el movimiento repetitivo. Las operaciones de acabado o esmerilado de neumáticos suelen exponer a los trabajadores a partículas o polvo de caucho curado (consulte la figura 7). Esto contribuye a las enfermedades respiratorias en los trabajadores del área de acabado. Además, existe la posibilidad de exposición a solventes de la pintura protectora que se usa a menudo para proteger la pared lateral o las letras de los neumáticos.
Figura 7. Un colector de polvo de una muela abrasiva captura polvo de caucho
Ray C. Becada
Después del acabado, el neumático está listo para almacenarse en un almacén o enviarse desde la planta.
Preocupaciones por la salud y la seguridad
Las preocupaciones sobre salud y seguridad en el trabajo en las instalaciones de fabricación de neumáticos siempre han sido y continúan siendo de suma importancia. A menudo, el impacto de las lesiones graves en el lugar de trabajo eclipsa la devastación asociada con las enfermedades que pueden estar relacionadas con las exposiciones en el lugar de trabajo. Debido a los períodos prolongados de latencia, algunas enfermedades no se manifiestan hasta que el trabajador deja el trabajo. Además, muchas enfermedades que pueden estar asociadas con exposiciones ocupacionales en plantas de llantas nunca se diagnostican como relacionadas con la ocupación. Pero enfermedades como el cáncer siguen siendo frecuentes entre los trabajadores del caucho en las instalaciones de fabricación de neumáticos.
Se han realizado muchos estudios científicos en trabajadores de plantas de fabricación de neumáticos. Algunos de estos estudios han identificado un exceso de mortalidad por cáncer de vejiga, estómago, pulmón, hematopoyético y otros. Este exceso de muertes a menudo no se puede atribuir a una sustancia química específica. Esto se debe en parte a las exposiciones en el lugar de trabajo que involucran muchas sustancias químicas individuales a lo largo de la duración de la exposición y/o exposiciones combinadas a varias sustancias químicas simultáneamente. También se producen cambios frecuentes en la formulación de los materiales utilizados en una planta de neumáticos. Estos cambios en los tipos y cantidades de los constituyentes del compuesto de caucho crean una dificultad adicional para rastrear los agentes causales.
Otra área de preocupación son los problemas respiratorios o la irritación respiratoria en los trabajadores de las plantas de neumáticos (es decir, opresión en el pecho, dificultad para respirar, reducción de las funciones pulmonares y otros síntomas respiratorios). Se ha demostrado que el enfisema es una razón común para la jubilación anticipada. Estos problemas se encuentran a menudo en las áreas de curado, procesamiento (premezclado, pesado, mezclado y calentamiento de ingredientes crudos) y acabado final (inspección) de las plantas. En el procesamiento y el curado, las exposiciones químicas son a menudo a numerosos constituyentes en niveles de exposición relativamente bajos. Muchos de los componentes individuales a los que están expuestos los trabajadores no están regulados por agencias gubernamentales. Casi la misma cantidad no se ha probado adecuadamente en cuanto a toxicidad o carcinogenicidad. Además, en los Estados Unidos, es poco probable que los trabajadores de las plantas de neumáticos en estas áreas deban utilizar protección respiratoria. No se ha identificado una causa clara de dificultad respiratoria.
Muchos trabajadores de las plantas de neumáticos han sufrido dermatitis de contacto, que a menudo no se ha relacionado con una sustancia en particular. Algunas de las sustancias químicas que se han relacionado con la dermatitis ya no se utilizan en la fabricación de neumáticos en América del Norte; sin embargo, muchos de los productos químicos de reemplazo no se han evaluado por completo.
Los trastornos traumáticos repetitivos o acumulativos se han identificado como un área de preocupación en la fabricación de neumáticos. Los trastornos de traumatismos repetitivos incluyen tenosinovitis, síndrome del túnel carpiano, sinovitis, pérdida de audición inducida por ruido y otras afecciones resultantes de movimientos, vibraciones o presiones repetitivas. El proceso de fabricación de llantas contiene inherentemente múltiples y excesivas ocurrencias de manipulación de materiales y productos para una gran parte de los trabajadores de producción. En algunos países, se han introducido y continúan introduciéndose muchas mejoras en las plantas para abordar este problema. Muchas de las mejoras innovadoras han sido iniciadas por los trabajadores o por comités mixtos de trabajadores y dirección. Algunas de las mejoras proporcionan controles de ingeniería para manipular materiales y productos (ver figura 8).
Figura 8. Un elevador de vacío lleva bolsas al transportador de carga para un mezclador Banbury, lo que elimina la tensión en la espalda por el manejo manual
Ray C. Becada
Debido en parte a la reestructuración de la fuerza laboral, la edad promedio de los trabajadores en muchas plantas de llantas continúa aumentando. Además, cada vez más instalaciones de fabricación de neumáticos tienden a funcionar de forma continua. Muchas instalaciones con operaciones continuas incluyen horarios de turnos de trabajo de 12 horas y/o turnos rotativos. La investigación continúa estudiando las posibles relaciones entre los turnos de trabajo prolongados, la edad y los trastornos traumáticos acumulativos en la fabricación de neumáticos.