• Author / Uploaded
• Hector Macavilca

Citation preview

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

APLI C ACIÓN DE RECUBRIMIENTO S 4.1

Tanto el pintado hecho por el contratista como por el usuario, el aplicador tiene la opción de escoger el método de aplicación y debe decidir cuál es el mejor método para el trabajo en particular. Debe seguirse las siguientes consideraciones al seleccionar el método más apropiado:

Propósito y Metas

Alcances Esta unidad abarca los diferentes métodos de aplicación de los recubrimientos y sus ventajas y limitaciones. También describe los diferentes aspectos de las operaciones de aplicación de recubrimientos y las fallas de los recubrimientos debido a una mala aplicación.

Idoneidad para el recubrimiento en particular. Algunos recubrimientos, como los de zinc inorgánicos, sólo pueden ser aplicados con éxito mediante atomización. Los recubrimientos viscosos, que producen VOC, presentan con frecuencia problemas especiales de aplicación.

Resultados del Aprendizaje Al término de esta unidad, usted podrá: • Explicar la aplicación apropiada de los sistemas para diferentes trabajos. • Describir los fundamentos de las operaciones de aplicación de recubrimientos. • Definir las fallas de los recubrimientos asociadas a una mala aplicación y explicar cómo evitarlas. 4.2

Métodos de Generales

Aplicación:

Idoneidad para los componentes estructurales en particular. La aplicación con brocha es generalmente preferida en vez de otros métodos, en áreas estrechas, como racks de tuberías, escaleras y pasamanos. Apariencia deseada (brillo, color y textura). Podría requerirse un equipo especial para el acabado deseado.

Factores

Velocidad, facilidad y economía del método de aplicación. La economía normalmente dicta la elección de un sistema que pueda hacer el trabajo rápidamente, con ninguna o pocas deficiencias que deban ser corregidas más adelante.

Una comprensible recomendación de prácticas para la aplicación de los recubrimientos sobre superficies de acero en talleres, en el campo y del pintado de mantenimiento, es presentada en SSPC-PA 1. SSPC-PA Guide 4 describe el repintado de mantenimiento con sistemas de pintura al aceite, y SSPC-PA Guide 5 describe los programas de pintado de mantenimiento. La SSPC-PA Guide 7 describe la aplicación de recubrimientos en concreto de película delgada. El Manual de Aplicación por Atomización Básico SSPC, SSPC-04-05, provee detallados procedimientos de atomización recomendados.

Simplicidad del equipo y habilidades del operario necesarias. Algunos equipos son muy especializados y requieren capacitación especial. Requerimientos de seguridad/medio ambiente. El material, el equipo y las operaciones deben cumplir todas las disposiciones de seguridad y medio ambiente. Podría requerirse un equipo de transferencia de alta eficiencia para evitar un sobre pulverizado excesivo en superficies que no serán pintadas. Por lo general se requiere un plan de seguridad para los aplicadores.

Las opciones básicas de métodos para aplicar recubrimientos son brocha, rodillo y atomización.

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-1

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

Clima. Es siempre mejor aplicar los recubrimientos en un ambiente cerrado, de ser posible con control climático. Esto resulta en un trabajo mejor, es más aceptable ambientalmente y se puede hacer en cualquier condición climática.

(b) Al pintar un objeto de acero, de cada 2 galones de producto consumido, sólo 1-1/4 galones llegan realmente a la superficie del acero. Eficiencia de transferencia = 1.25 x 100 = 62.5% 2

Las tasas relativas de aplicación de pintura mediante diferentes métodos sobre una superficie plana de acero han sido estimadas de la siguiente manera:

Método de Aplicación Brocha Rodillo Atomización HVLP Atomización de Aire Convencional Atomización asistida Airless o Atomización Airless

Pies Cuadrados Aplicados Por Hora

Metros Cuadrados Aplicados Por Hora

75-125 150-300 185-310

7-12 14-28 17-30

200-450

18-42

500-1,250

50-120

Los factores que afectan la eficiencia de transferencia de la pintura incluyen: • • • • • •

Tamaño del objeto. Forma del objeto. Tipo de equipo para la aplicación. Distancia de la pistola al objeto. Habilidad del operario. Presiones en la pistola de atomización.

A menor tamaño y mayor complejidad del objeto, menor la eficiencia de transferencia. De igual modo, a mayor distancia de la pistola al objeto y mayor la presión de atomización, menor eficiencia de transferencia. El orden relativo de las eficiencias de transferencia de diferentes tipos de equipos de aplicación (de alto a bajo) es:

Eficiencia de Transferencia Eficiencia de transferencia de pintura es el porcentaje de masa o volumen de recubrimiento sólido transferido del envase hacia una superficie a recubrir.

• Manual (brocha o rodillo). • Atomización Electrostática. • Atomización de Alto Volumen y Baja Presión (HVLP). • Atomización Airless Asistida con Aire. • Atomización Airless. • Atomización Convencional con Aire.

Eficiencia de Transferencia (%) = Masa de recubrimiento sólido en elemento x 100 Masa de recubrimiento sólido consumido

ó

Otras dos técnicas especializadas de aplicación de recubrimientos que se tratará, son los recubrimientos en polvo y la metalización por atomización térmica. La eficiencia de transferencia del recubrimiento en polvo es muy alta y la de atomización térmica puede llegar a ser relativamente alta, aunque su tasa de aplicación es relativamente baja.

Eficiencia de Transferencia (%) = Vol. de recubrimiento sólido en elemento x 100 Vol. de recubrimiento sólido consumido

Los cálculos funcionan del mismo modo si gramos son kilogramos o libras, y galones son galón inglés o litros: (a) Al pintar un objeto de acero, de cada 1,000 gramos de producto consumido, sólo 750 gramos llegan realmente a la superficie del acero. Eficiencia de transferencia = 750 x 100 = 75% 1,000

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-2

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

Tasas de cobertura

método para aplicar lacas debido a su rápida evaporación o para aplicar recubrimientos de zinc inorgánico porque las partículas más pesadas de zinc se asientan si el producto no se mezcla continuamente.

La eficiencia de transferencia es uno de los factores que afectan las tasas de cobertura. Teóricamente, un galón (USA) de pintura cubrirá 2 aproximadamente 1,600 pies con un espesor de 1 mil (25µm). En la realidad, cada galón puede cubrir una fracción de dicha área, porque la pintura usualmente tiene menos del 100% de sólidos. Por ejemplo, una pintura con 75% de 2 sólidos cubrirá sólo 1,200 pies .

Debido a que es relativamente lento, la brocha es principalmente usada para franjeado (recubrimientos adicionales en bordes filosos), retoques de pequeñas áreas (por ejemplo, recortes), formas complejas, o donde el sobre pulverizado puede llegar a ser un problema serio. No produce un espesor de película muy uniforme.

De igual manera, si se logra un espesor de película seca de 2 mils, la tasa de rendimiento será adicionalmente reducida por un factor de 2 2 a 600 pies . La ecuación para obtener la tasa de rendimiento teórico es:

Las cerdas naturales de buena calidad son en general preferidas para brochas de pintar. Las de cerdas de chancho chino son las más finas porque (1) son durables y resistentes y, (2) tienen puntas horquilladas que llevan más pintura y dejan marcas más finas. En otros tipos de brocha los filamentos pueden ser artificialmente horquillados. Los filamentos sintéticos resistentes a los solventes fuertes también pueden ser satisfactorios. Los filamentos de nylon y de poliéster son más resistentes al agua que las fibras naturales y son preferidas para aplicar pinturas látex.

Tasa de Rendimiento Teórico de un = 1600 x % Sólidos (en decimales) galón (USA) en pies cuadrados Espesor de Película Seca en Mils

En el sistema métrico, un litro de pintura cubrirá 2 (en teoría) 10 metros con un espesor de 100 µm 2 o 1,000 metros por micrón de EPS. Tasa de Rendimiento Teórico de un = 1000 x % Sólidos (en decimales) litro (recubrimiento) en m2 Espesor de Película Seca en µm

Dado que la eficiencia de transferencia nunca llega a 100%, la tasa teórica de rendimiento debe ser reducida por un factor estimado (por ejemplo, 15%) para obtener una tasa de rendimiento práctica. 4.3

Aplicación Brocha

de

Recubrimientos

La aplicación con brocha puede dejar marcas en pinturas que no se nivelan bien, que resultan en áreas con menor espesor. En ese caso, se tendrá que aplicar capas adicionales en ángulo recto con respecto a los trazos de las capas anteriores para minimizar traslapes de marcas de brocha y en consecuencia áreas con menos espesor.

con

La brocha es un método simple y efectivo de aplicar un recubrimiento. Es especialmente bueno para imprimar, ya que trabaja la pintura en Figura 4-1: Brochas las irregularidades de la superficie. Es asimismo un método especialmente bueno para aplicar recubrimientos al aceite y base agua. La brocha no es buen

A continuación, algunos consejos para un óptimo pintado con brocha: • Para deshacerse de las cerdas sueltas en la brocha, se la hace girar entre las palmas de la mano. • Remover las cerdas desviadas con una espátula. • Sumerja la brocha hasta cubrir la mitad del largo de las cerdas. El exceso de pintura se derramará por el mango.

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-3

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

• Retire el exceso de pintura de la brocha frotándola contra el borde del recipiente de pintura. • Para minimizar las marcas de la brocha, aplique suavemente con las puntas de la brocha y no la presione fuertemente. • Para minimizar las marcas del traslape, empiece desde un borde natural y trabaje desde la pintura húmeda hasta una superficie seca. • Trate de sostener la brocha en un ángulo de 75º con respecto a la superficie. 4.4

Aplicación Rodillo

de

Recubrimientos

cercas. Las extensiones de los mangos de 10 pies (3 metros) o más, permiten alcanzar áreas altas, generalmente con una reducción en la calidad del pintado. El rodillo no puede penetrar poros, grietas u otras irregularidades tan bien como las brochas. Asimismo, los rodillos pueden atrapar aire entre sus fibras y formar discontinuidades en la pintura aplicada lo cual favorece la penetración de la humedad en la película curada. Ya que el rodillo puede generar marcas de vetas, lo mejor es aplicar varias capas, cada una en ángulo recto con respecto a la capa anterior.

con

A continuación, algunos consejos para un óptimo pintado con rodillo:

El rodillo es mejor usado en superficies amplias y planas que no requieren el acabado liso ni el espesor uniforme que da la atomización. También trabaja bien en interiores donde la sobre pulverización puede producir manchas o problemas de limpieza. Es adecuado para recubrimientos al aceite y base agua. No es un método apropiado para aplicar lacas ni recubrimientos de zinc inorgánico, como tampoco es con la brocha.

• Escoja el tejido, el tamaño y la cubierta adecuada. • Si se usa una bandeja vierta pintura mezclada hasta medio completar; si se usa una parrilla para recubrimientos gruesos, colóquelas en ángulo en el envase. • Cargue el rodillo de manera uniforme y según cada aplicación al espesor deseado. Muy poca o demasiada pintura puede causar que el rodillo haga líneas o que resbale. • No aplique demasiada presión sobre el rodillo. • En superficies verticales, aplique la primera pasada hacia arriba. • Siempre aplique en la misma dirección para obtener una apariencia uniforme. • Siempre empiece y termine en los límites naturales de la superficie de pintado.

Figura 4-2: Aplicación por rodillo

Un rodillo está formado por una manga o cubierta que se desliza sobre un cuerpo cilíndrico rotatorio al que va fijado un mango o sujetador. Los rodillos varían en cuanto al ancho de pasada (1-18 pulgadas [25-450 mm]) y en el tipo de tejido o material de la cubierta (que puede ser lana, mohair o material sintético). La longitud de la fibra normalmente varía de entre ¼ y ¾ (6 mm-18 mm). Una fibra más larga toma más pintura, pero no da un acabado liso. Los rodillos se usan mejor en superficies rugosas o irregulares. Los rodillos con fibras extra largas (1¼ pulgadas [30mm]) se usan para pintar

4.5

Aplicación con Equipo de Atomización

La atomización es un buen sistema de aplicación para casi todos los tipos de recubrimientos, y la opción usual para la mayoría de los recubrimientos industriales. Es bueno para recubrimientos con alto contenido de sólidos y los ricos en zinc, que son difíciles de aplicar con brocha o rodillo.

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-4

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

El compresor de aire impulsa el equipo convencional de atomización con aire. Debe suministrar una adecuada presión de aire de manera continua para atomizar la pintura y mantener un flujo uniforme de pintura hacia la pistola. La presión y el flujo de pintura están directamente relacionados. Si uno de ellos cae, el otro también. El flujo de aire, medido en pies cúbicos por minuto (cfm) [o litros por minuto – 3 300 cfm = 8,500 lpm = 25,5 m /min], debe ser suficiente como para que la presión no disminuya durante el accionamiento del gatillo, de modo que el resultado no sea breves borbotones en lugar de un flujo continuo de pintura atomizada. Las pulsaciones indican un inadecuado suministro de aire. El suministro de aire también debe proporcionar el impulso para activar los agitadores y otros accesorios. Las hojas técnicas suministradas por los proveedores de pinturas proporcionan información sobre las presiones recomendadas (y por tanto, sobre la capacidad del compresor), casquillo de aire, boquillas de fluidos, etc. El agua o el aceite deben ser removidos del aire por separadores o extractores anexados para así proveer de aire limpio.

En los últimos años se han desarrollado muchas variaciones de equipos de atomización y procedimientos de aplicación para cumplir con los requerimientos que han cambiado con el tiempo. Se comentará cada uno de ellos. Atomización Convencional con Aire La atomización convencional con aire fue el primer método de pintura por atomización usado y es aún el más empleado actualmente. El aire comprimido atomiza la pintura hacia afuera de la boquilla y la impulsa hacia el objeto que se esta pintando. La pintura es llevada hacia la boquilla por sifón o por presión. La atomización convencional con aire ofrece un acabado más fino y una mayor versatilidad, pero también produce la mayor sobre pulverización de pintura.

El tanque (olla de presión) que contiene la pintura tiene dos reguladores que controlan la presión del aire y del fluido. Algunos tanques tienen agitadores que mezclan de modo continuo la pintura para evitar la precipitación de pigmentos pesados. En la medida de lo posible, el tanque debe estar lo más cerca del área de trabajo para evitar que los pigmentos se depositen en mangueras demasiado largas.

Figura 4-3: Pistola de Atomización Convencional

A menudo el equipo no es adecuado para la aplicación de los modernos recubrimientos industriales de alto espesor, los cuales deben ser diluidos notablemente a fin de ser empleados en equipos convencionales de atomización. La dilución puede causar muchos problemas en la formación de la película y tiende a reducir la calidad esperada por el especificador. También puede producir un exceso en los límites de VOC. El calor puede ser usado para reducir la viscosidad del recubrimiento. Las partes básicas del equipo de atomización convencional con aire son: • • • •

La manguera de aire conduce el aire comprimido y la manguera de fluido lleva la pintura a la pistola. Una manguera de aire de diámetro interno (ID) pequeño puede hacer que caiga la presión y ahogue la pistola. Igual que con las mangueras de limpieza con chorro, las pérdidas de presión por fricción se pueden reducir usando mangueras cortas de mayor diámetro y evitando que se doblen o se presionen. Un diámetro grande puede ser necesario en una manguera larga para mantener una adecuada presión de aire. El ID de la manguera que va del compresor al tanque es usualmente de por lo menos 3/8 de

Compresor de aire. Tanque de pintura (olla de presión). Mangueras para el aire y el fluido. Pistola de atomización.

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-5

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

montaje y la revisión de las piezas del equipo, es como sigue:

pulgada (9 mm), y el ID de la manguera que va del tanque a la pistola debe ser de por lo menos 5/16 de pulgada (8mm).

• Cierre la válvula de aire del tanque a la pistola. • Abra la válvula principal de aire del compresor al tanque. • Fijar los reguladores a la presión recomendada. • Quite el casquillo de aire. • Apunte la pistola al interior de un recipiente de deshechos y aumente la presión del fluido hasta obtener un flujo horizontal de pintura de 3 pies (1 metro) de largo antes de que se arquee. • Coloque nuevamente el casquillo de aire y empiece la prueba de patrón de atomización aumentando lentamente la presión de atomización del aire hasta formar un patrón de atomización apropiado.

El ID de la manguera de fluido está determinado por el volumen y la presión necesaria en la pistola de la pintura en particular. Los materiales pesados requieren un ID de 1/2 ó 3/4 de pulgada (13 o 19 mm). Las pistolas pequeñas usan por lo general mangueras de fluido con un ID de 1/4 de pulgada (6mm). Las mangueras deben ser resistentes a las pinturas y solventes que fluyen por ellas. Las pistolas de atomización convencional son complejas y requieren operarios capacitados. Las instrucciones de los proveedores proporcionan mucha información sobre su operación. Las diez partes básicas de la pistola son: • • • • • • • • • •

Casquillo de aire. Boquilla de fluido. Aguja de fluido. Gatillo. Válvula de ajuste de fluido. Válvula de aire. Control lateral. Cuerpo de la pistola y mango. Entrada de aire. Entrada de fluido.

Si los agujeros del casquillo de aire están taponeadas o si la presión del aire o del fluido es incorrecta, se pueden formar patrones de atomización incorrectos. Ventajas • Atomización/acabado más fino • Buen control por parte del versatilidad • Baja inversión inicial

operario/

Limitaciones • Baja eficiencia de transferencia • Baja tasa de avance • Se produce sobre pulverizado • Los materiales viscosos pueden presentar problemas Atomización Airless Figura 4-4: Casquillo de Atomización Convencional

En la atomización Airless la atomización es producida forzando a la pintura a través de un pequeño orificio mediante una alta presión hidráulica, que normalmente es de 1,500 a 3,500 psi (10 a 24 MPa). Ofrece una tasa de producción más alta y, en consecuencia, mayor

Los fabricantes de recubrimientos suelen suministrar guías sobre la presión de aire y fluido para la aplicación de sus productos. El procedimiento usual para ajustar la presión del aire y del fluido, después de efectuado el

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-6

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

economía que con la atomización convencional con aire.

recubrimiento puede ser reducida mediante una cuidadosa dilución o calentamiento del producto.

Nota: Véase el Glosario para la definición de MPa.

La manguera de fluido debe ser capaz de resistir las altísimas presiones necesarias para llevar la pintura a la pistola y atomizarla. Aunque normalmente se usan presiones que van de 1,500 a 3,500 psi (10 a 24 MPa), la mayor parte de las mangueras pueden resistir presiones hasta de 5,000 psi (35 MPa). Por lo general se emplea una manguera de 1/8 a 1/4 de pulgada (3 a 6 mm) de ID para pinturas de viscosidad media, y una manguera de 3/8 a 1/2 de pulgada (9 a 12 mm) para pinturas de alta viscosidad.

Las partes básicas del equipo de atomización Airless son: • • • •

Bomba hidráulica de alta presión. Recipiente para pintura. Manguera de alta presión. Pistola de atomización Airless.

La pistola de atomización Airless es básicamente una boquilla de fluido con una válvula. La pistola sólo puede encenderse o apagarse, sin controles de flujo intermedios. Hay un

La bomba que se usa para presurizar la atomización de la pintura es regulada de acuerdo a la proporción entre la presión de la pintura (fluido) producida y la presión de aire que la produjo. Así, una bomba que entrega una presión de fluido de 30 psi por cada psi de presión de aire desde el compresor tiene una relación de 30:1. Tiene que haber suficiente presión y suficiente flujo de material (fluido) para producir una atomización constante de pintura.

filtro en la boquilla que Figura 4-5: Pistola de retiene las impurezas Atomización Airless que podrían obstruir la boquilla. Cada boquilla tiene un orificio diseñado para un determinado patrón de atomización; cambiando las boquillas es la única manera de cambiar los patrones de atomización.

La distancia desde la pistola al sustrato es normalmente 12 pulgadas (30 cm), pero puede ajustarse para obtener el espesor de película húmeda deseada.

El tamaño del orificio controla la atomización y la cantidad de fluido entregado. El ángulo de la boquilla (de 10 a 80 grados) controla el ancho del abanico. Las boquillas con el mismo tamaño de orificio pero con distinto ángulo entregaran la misma cantidad de pintura a diferentes anchos de abanico y espesores. Se necesita un patrón de atomización grande para obtener una tasa de aplicación alta. La viscosidad de la pintura es el factor dominante al escoger una determinada boquilla.

Una presión de aplicación insuficiente formará colas (dedos), un abanico incompleto con pintura concentrada en la parte alta y baja. El aumento de la presión resolverá este problema. Los equipos de atomización Airless pueden ser accionados con electricidad, gasolina, espíritus de petróleo (gasolina), o aire comprimido. Ventajas • Alta tasa de avance. • Buena aplicación de materiales de alta viscosidad. • Niebla de sobre pulverizado reducido. • Mejor eficiencia de transferencia en superficies grandes.

El tamaño y la forma del orificio en la boquilla determina el tamaño y la forma del abanico; mientras más grande el orificio, mayor el flujo del fluido. Los recubrimientos de alta viscosidad requieren orificios más grandes. Iniciado el flujo del fluido, la presión es incrementada hasta obtener el patrón deseado. La viscosidad del

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-7

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

Limitaciones • Presiones de atomización peligrosas. • Poco control por parte del operario. • Acabado de baja calidad. • Altos costos de mantenimiento.

Limitaciones • Altos costos iniciales/mantenimiento. • Puede requerir capacitación especial. • Baja tasa de avance. Atomización Electrostática

Atomización Airless Asistida por Aire La atomización electrostática permite la aplicación de recubrimientos sobre superficies conductoras.

La atomización Airless asistida por aire atomiza la pintura mediante una combinación de presión hidráulica y presión de aire, normalmente con presiones de fluido de entre 500 a 1,000 psi (3,5 a 7 MPa) y presiones de aire de entre 10 y 15 psi (0,07 a 0,1 MPa), respectivamente. La asistencia de aire produce gotas más finas que las obtenidas con atomización normal Airless. También permite la reducción de la presión hidráulica en un 50% o más, dándole así al operario una mayor eficiencia de transferencia y más control. Tiene varias ventajas sobre la atomización normal Airless.

Las superficies no conductoras (por ejemplo, madera, plásticos y compuestos) pueden recibir un tratamiento o recubrimiento de superficie para hacerlas suficientemente conductoras como para permitir la atomización electrostática. Potencialmente, todos los recubrimientos pueden ser aplicados mediante atomización electrostática, pero algunas formulaciones primero deben ser modificadas para mejorar sus propiedades eléctricas. La atomización electrostática puede ser usada por todos los métodos de atomización previamente mencionados. Por lo general se usa una sonda cargada para la ionización externa de la pintura atomizada, la cual es atraída hacia una superficie conductora conectada a tierra. Virtualmente elimina la sobre pulverización, en comparación con la atomización convencional. El equipo no presenta riesgos de seguridad para el personal capacitado apropiadamente.

Ventajas • Atomización más fina. • Menos chorreaduras y descolgamientos. • Buena eficiencia de transferencia. • Mejor control del operario. • Capaz de producir acabados más finos. Limitaciones • Alto costo de mantenimiento. Atomización de Alto Volumen y Baja Presión

La atomización electrostática siguientes características:

La atomización de alto volumen y baja presión atomiza la pintura a una presión más baja y luego utiliza un suministro de aire de gran volumen para impulsar el atomizado a una baja velocidad. Esto reduce el VOC impartiendo una buena eficiencia de transferencia.

posee

las

Ventajas • Cobertura completa de bordes. • Alta eficiencia de transferencia. • Aplicación más uniforme del pintado. • Ahorro de materiales.

Ventajas • Buena eficiencia de transferencia. • Sobre pulverizado y salpicaduras reducidos. • Buena con recubrimientos con alto contenido de sólidos. • Buen control de la pistola.

Limitaciones • Altos costos iniciales/mantenimiento. • Más factible de automatización. • Requiere operarios capacitados. • Requiere precauciones de seguridad. • Limitado a una sola capa.

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-8

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

• Limitado a superficies exteriores. • Requiere de un sustrato conductor.

susceptible de ser rociada. En estos casos, tanto la proporción de la mezcla y las temperaturas deben ser cuidadosamente monitoreadas durante la aplicación. Aunque el calentamiento de los componentes reducirá significativamente la vida útil de la mezcla, ello no presenta problema alguno porque los componentes son aplicados por atomización a medida que son mezclados.

Sistemas de Atomización de Componentes Plurales Los sistemas de atomización de componentes plurales sirven para la aplicación de recubrimientos de dos componentes que curan químicamente y con alto contenido de sólidos (por ejemplo, epoxi y poliuretanos), en las proporciones de volumen especificadas por sus fabricantes, y conduciendo los productos hacia la pistola de atomización (generalmente Airless) para mezclarlos y aplicarlos.

Ventajas • Ausencia de problemas por la vida útil de la mezcla. • Bueno para materiales de alta viscosidad. • Tiempos de curado más breves. • Conservación de los materiales.

En algunos sistemas de componentes plurales, los componentes son combinados en un distribuidor y son mezclados en un mezclador estático en línea antes de ser conducidos a la pistola. Estos sistemas incorporan una manguera de solvente en el sistema para quitar los residuos de la mezcla de los componentes, cada vez que se interrumpe la atomización.

Limitaciones • Altos costos iniciales/mantenimiento. • Requiere control de las proporciones/ temperaturas. • Requiere operario calificado. • Poco práctico para trabajos pequeños. 4.6

Aplicación de Recubrimientos Curan Mediante Fusión

que

Existen dos tipos relativamente comunes de recubrimientos protectores que requieren calor para su fusión y así formar la película protectora. Se trata de los recubrimientos orgánicos en polvo y la metalización por atomización térmica. Figura 4-6: Equipo de Componentes Plurales

Recubrimientos en Polvo En otros sistemas de componentes plurales (por ejemplo, sistemas de aplicación de poliúrea), los dos componentes son entregados y mezclados directamente en el cabezal de la pistola. La relativa pequeña cantidad de mezcla de componentes que queda una vez que se interrumpe el trabajo es retirada mecánicamente de la pistola.

Los recubrimientos en polvo son recubrimientos de sólidos divididos muy finamente que son aplicados a superficies de metal como partículas secas, derretidas en un horno, y luego enfriadas para formar una película protectora sólida. Los recubrimientos en polvo son productos secos en vez de líquidos. Cada partícula contiene la resina, el pigmento, modificadores y, si cura químicamente, el agente de curado, para formar una película sólida después de derretirlos y luego enfriarlos. Un agente bloqueador puede ser agregado a recubrimientos termo moldeados

La recirculación por las líneas aisladas de cada uno de los componentes calentados antes de su combinación puede resultar necesaria para alcanzar temperaturas que reduzcan su viscosidad hasta lograr una consistencia

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-9

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

para controlar su reacción de curado durante el almacenamiento. Aunque los recubrimientos en polvo son ampliamente utilizados para recubrir productos comerciales (por ejemplo, acabados de metal y electrodomésticos en general), este módulo está limitado a su uso como recubrimientos industriales (por ejemplo, tuberías de oil & gas, partes automotoras, componentes de barcos, y barras de refuerzo) para los cuales tienen muchos usos. Los recubrimientos en polvo tienen varias ventajas en comparación con recubrimientos líquidos. Los recubrimientos en polvo también tienen varias limitaciones. Ventajas • Buena eficiencia de transferencia resultando en un consumo de recubrimiento y generación de desperdicios reducidos. • No hay peligro de fuego o toxicidad de solventes orgánicos. • Fácil aplicación de un recubrimiento mono capa grueso, incluso en los bordes. • No requiere ajustes por viscosidad. • Curado rápido, rápido manipuleo. Desventajas • La aplicación es limitada a talleres con hornos y ambientes controlados • Las películas delgadas son difíciles de aplicar • Recubrir superficies cerradas es difícil debido al efecto de Caja de Faraday • El cambio de color del polvo toma mucho tiempo cuando la sobre pulverización es colectada, limpiada y reciclada. • Suspensiones de polvo en aire son potencialmente explosivos. Tipos de Recubrimientos en Polvo Las resinas de recubrimiento en polvo pueden ser termoplásticos (se derriten y re-solidifican) o termomoldeables (sufren curado químico).

Tienen un amplio rango de propiedades químicas y físicas. Recubrimientos en Polvo Termoplásticos Los recubrimientos en polvo termoplástico simplemente se derriten y fluyen hacia fuera cuando se calientan. Ellos mantienen la misma composición química y pueden ser derretidos nuevamente. Estos polvos requieren o relativamente altas temperaturas (194-240 F [90o 116 C]) para derretirse y fluir. Sus películas solidificadas son duras y difíciles de moler a tamaños de partículas finas que son requeridas para la atomización de películas delgadas. Por eso, son generalmente aplicados en películas de más grosor, por ejemplo, 10 mils o mas (250 µm o más), que los recubrimientos termomoldeables. Los polvos derretidos tienden a ser viscosos y tienen pobres propiedades de adhesión, nivelación y flujo. Debido a estas limitaciones, no son usados tanto como los recubrimientos en polvos termomoldeables Son usualmente aplicados por el método de lecho fluidizado descrito más adelante. Los polvos termoplásticos industriales usados comúnmente son: • Cloruro polivinilo - buena resistencia química y tenacidad, pero baja resistencia a solventes. • Polietileno y Polipropileno – resistente a daño mecánico, pero pobre adhesión. Recubrimientos en Polvos Termomoldeables Los recubrimientos en polvo termomoldeables sostienen una reacción química durante el calentamiento y derretimiento. Después de este cambio químico, no pueden ser derretidos nuevamente por calor. Los recubrimientos termomoldeables tienden a tener mejores propiedades químicas y físicas que los recubrimientos termoplásticos. Como todos los recubrimientos termomoldeables, sus propiedades varían según las resinas, agentes de curado, densidad de entrecruzamiento, etc. Su película puede alcanzar un espesor de 1 a 10 mils (25 a 250 µm).

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-10

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

Hay algunas ventajas en usar recubrimientos termomoldeables en lugar de recubrimientos en polvo termoplásticos. Ventajas • Buena adhesión (recubrimientos termoplásticos a menudo requieren imprimantes). • Disponible un rango más grande de colores y brillos. • Disponible en acabados con texturas como también en acabados lisos. • Disponible en películas delgadas (por ejemplo, 2 a 3 mils [50 a 75 µm]) como también en películas gruesas. Los recubrimientos de polvo termomoldeables industriales que comúnmente se usan incluyen: • Epoxi (también llamado “fusion-bonded epoxy” o FBE). Buena adhesión y resistencia química, pero se atiza a la luz del sol. • Poliésteres TGIC. Buena resistencia a la luz solar, usados con frecuencia para recubrir FBE. Proceso de Recubrimiento en Polvo El proceso de recubrimiento en polvo de piezas en elaboración consiste de tres pasos básicos: • Limpieza con chorro abrasivo. • Aplicación del polvo. • Curado al horno, seguido de enfriamiento. Aplicación de Recubrimientos en Polvo Ya que los recubrimientos en polvo son sensibles al calor y humedad, especial atención debe de darse para controlar las condiciones ambientales en los cuartos de almacenamiento y de aplicación. La temperatura debe de estar debajo o de 80 F para la aplicación. Para aplicación por corona, una humedad relativa de 50 a 60% es deseable. Para aplicación en tribo, una humedad relativa de 40 a 50% es preferida.

Hay dos métodos básicos de como los recubrimientos en polvo son aplicados: atomización electrostática y lecho fluidizado. El sistema de atomización electrostática es de lejos la usada más comúnmente. Cada uno de estos sistemas requiere aplicadores experimentados. Pistolas de Atomización Electrostática Los dos métodos más usados para darles una carga a las partículas de polvos atomizados son usando pistolas de carga de corona (externo) y de carga a tribo (interno). 1. Pistolas de Carga de Corona En una pistola de carga de corona típica, una fuente de energía de alto voltaje y un electrodo (aguja ionizante) al frente de la pistola, es usado para generar un campo eléctrico de alto voltaje y bajo amperaje (40 a 100 kV) que produce una nube de partículas cargadas (corona) en el aire fuera de la pistola. El polvo pasando a través de la corona recoge una carga y es atraído a la pieza de trabajo a ser recubierta que esta conectada a tierra y es conductiva. 2. Pistolas de Carga a Tribo La pistola electrostática de carga a tribo esta diseñada para impartir una carga eléctrica a las partículas de polvo por medio de la fricción que es producida cuando se frotan contra un aislante sólido (usualmente Teflón) dentro de la pistola. Como estas pistolas no producen un campo eléctrico externo (corona), el efecto de la Caja de Faraday es reducido. Aplicación de Lecho Fluidizado El sistema de aplicación de lecho fluidizado para recubrimiento en polvo es más antiguo que el sistema de aplicación por atomización electrostática y por eso es usado menos hoy día. Esto emplea un tanque de inmersión con una plancha de fondo porosa. Se hace pasar aire a través de esta plancha para suspender el polvo en el aire dentro del tanque. El elemento a ser recubierto es calentado hasta una temperatura

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-11

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

específica y luego colgado en el interior del tanque, de modo que el polvo suspendido se fusione sobre la superficie del elemento. El gradual incremento del espesor del recubrimiento puede producir un efecto térmico aislante, de forma que el resto de las partículas de polvo ya no se pueda adherir. El elemento recubierto es calentado en un horno para completar el proceso de curado. No hay sobre pulverizado debido al recipiente, de manera que hay una alta tasa de recuperación del polvo no usado. Esta variación tiene las ventajas de ser capaz de recubrir un lado de la plancha y de eliminar el pre-calentamiento de la pieza a ser recubierta. Cabina de Polvo Las cabinas de polvo son áreas cerradas que contienen un sistema de polvo electrostático y permiten a las piezas de trabajo a entrar por un lado y salir por otro. Son utilizadas para sistemas de aplicación de polvo manual y automatizado. Las cabinas sirven para contener y colectar la sobre pulverización, y deben de mantenerse limpias y libre de contaminación. La contención dentro de la cabina es lograda con un ventilador que saca el aire de la cabina que se abre en el área de colección. Después de colectar el polvo mediante colectores de ciclón o cartucho, el aire es regresado al cuarto. El flujo del aire no debe interferir con el patrón de atomización de polvo. El techo, paredes, pisos, colgadores y otros equipos de apoyo en la cabina o área de atomización deben de ser limpiadas con regularidad y apropiadamente mantenidos. Metalizado por Atomización Térmica El metalizado por atomización térmica es un proceso en el cual un metal en alambre o en polvo es derretido y luego atomizado sobre una superficie de metal, normalmente de acero, en la que se enfría para formar una capa protectora. La superficie del acero debe estar muy limpia (SP 5/Sa 3) y tener un perfil profundo. Las aleaciones más comúnmente usadas para el control de la corrosión son zinc, aluminio, o una

aleación de 85% de zinc, 15% de aluminio. Los métodos de aplicación más comunes son por llama, arco eléctrico y atomización de plasma. El material está disponible en forma de alambre o en polvo (el más usado es el alambre). Esto forma un recubrimiento poroso que protege al acero mediante protección catódica en una gran variedad de ambientes. El metalizado por atomización térmica es al comienzo relativamente poroso. Por eso, usualmente es sellado con un sellante de baja viscosidad (por ejemplo, epoxi o silicona) y recubierto para proporcionar protección a largo plazo, así como un acabado atractivo. La atomización térmica de los metales es mejor logrado en el ambiente controlado de un taller, aunque también en el campo. La norma militar DOD-STD-2138 (SH) Recubrimientos por Atomización Metálica para Protección contra la Corrosión A Bordo de Buques de Superficies Navales (Métrico), describe la atomización con flama de aluminio en alambre, usando oxigeno como gas combustible. SSPC-CS 23.00/AWS C2.23M/NACE No. 12 Especificación de la Aplicación de Recubrimientos por Atomización Térmica (Metalización) de Aluminio, Zinc y sus Aleaciones y Compuestos para la Protección de Corrosión de Acero, describe los sistemas de recubrimiento metálico por atomización térmica. 4.7

El Manejo de las Pinturas

Almacenamiento El almacenamiento apropiado de los recubrimientos debe (1) minimizar los riesgos de incendio y (2) protegerlos de un deterioro prematuro antes de su uso. Los requerimientos de seguridad para el almacenamiento de pinturas incluyen: • Almacenamiento en recipientes UL. • No se debe fumar ni generar fuentes de fuego en el área de almacenamiento. • Los recipientes deben conectarse a tierra durante la transferencia de líquidos.

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-12

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

• Tener disponible materiales absorbentes de derrames (kits) Almacenamiento en Interiores • No más de 25 galones (95 litros) en un ambiente, excepto en gabinetes de almacenamiento aprobados de acuerdo con los requerimientos de 29 CFR 1926.152 (b)(2)(i). • No más de 60 galones (230 litros es suficientemente cerca a 227) de productos inflamables o 120 galones (450 litros) de combustibles en cualquier gabinete; no más de tres gabinetes en un área de almacenamiento.

El stock de recubrimientos debe rotarse y usarse de modo que los materiales antiguos sean consumidos primero. Ningún producto debería ser empleado un año después de fabricado o después de que haya expirado su fecha de vencimiento, a menos que se haya comprobado su calidad. La vida útil es el máximo de tiempo indicado por el fabricante que un recubrimiento o una pintura pueden ser almacenados en condiciones de ser usados. Los productos viejos, ya vencidos, son deshechos peligrosos y son sumamente costosos deshacerse apropiadamente de ellos. Una vez abierto, el contenido de un envase debe ser usado antes de abrir un envase nuevo del mismo recubrimiento.

Almacenamiento en Exteriores • No más de 1,100 galones (4,200 litros) en un grupo de contenedores o en un área dada; no más de 60 galones (230 litros) en cada contenedor. • Grupos de productos inflamables no más cerca a 20 pies (6 metros) de una edificación. Extintores de Incendios • Por lo menos un extintor (con no menos de 20-B unidades) debe estar entre 25 a 75 pies (8m y 24m) de un área de almacenamiento de líquidos inflamables, y no en el interior de dicha área. El almacenamiento de largo plazo debe hacerse en un ambiente aislado de otras zonas de trabajo y mantenido a temperatura de almacenamiento recomendado en la hoja técnica del fabricante (PDS). Debe estar seco, bien ventilado, y protegido de la luz solar, de chispas y de llamas. Los recipientes deben acomodarse en repisas o parihuelas, a fin de protegerlos de la humedad del suelo. Las etiquetas deben permanecer intactas y libres de pintura para permitir su fácil identificación. Las hojas sobre seguridad de los materiales (MSDS) deben estar a disposición para cada producto y solvente almacenado, según lo estipulado por la ley.

No se debe llevar más pintura al lugar de trabajo de lo que realmente se va a necesitar. Los recubrimientos deben ser protegidos del clima. Los recubrimientos base agua se pueden congelar en un clima muy frío, lo cual los dañaría irreversiblemente. Es buena práctica tener una mixtura de juegos de 1 y 5 galones (5 y 20 litros) de recubrimientos de dos componentes (por ejemplo, epoxis y poliuretanos) porque: • Los productos de componentes mezclados no pueden ser guardados toda la noche. • El cálculo de las proporciones de los componentes termomoldeables usando recipientes parcialmente usados es impreciso. • Los productos abiertos y parcialmente usados tienen tiempos de vida útil cortos. El Mezclado Uno de los pasos más importantes de una instalación exitosa de un sistema de recubrimiento protector es el mezclado adecuado de los componentes del recubrimiento antes de la aplicación. Los procedimientos de mezcla de materiales de un solo componente son directos y necesitan poca instrucción, además de asegurarse que el material sea homogéneo mezclando el pigmento asentado y materiales

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-13

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

sólidos en el líquido. Por otro lado, el procedimiento de mezcla para materiales de componentes múltiples puede ser más complejo, y a menudo requiere la responsabilidad individual de leer y comprender las hojas técnicas de los productos, para mezclar los recubrimientos. Las sobre mezclas deben evitarse porque se atrapa aire en el recubrimiento. Paso 1 Mezcla del Recubrimiento: Agitando los Componentes Individuales Antes de combinar los componentes individuales del recubrimiento (si es de componentes múltiples), los componentes líquidos deben de ser completamente mezclados. Agitación motriz usando paletas de mezcla del tipo cortante como el “Mezclador Jiffy” montado en un taladro o agitador neumático son usualmente requeridos. Agitación manual utilizando paletas de madera pueden ser aceptables para pinturas de casa, pero son inadecuados para mezclar recubrimientos industriales, y es usualmente prohibido. Recubrimientos ricos en zinc requieren procedimientos especiales de mezcla que están descritos en las hojas técnicas Figura 4-7: Mezclado de los productos. Paso 2 Mezcla del Recubrimiento: Mezcla de los Componentes y Mezcla de los Productos ya Mezclados. La mayoría de los fabricantes de recubrimientos y/o las especificaciones del proyecto, prohíben la mezcla parcial. En verdad, la mayoría de fabricantes requieren que los juegos completos sean mezclados. Esto es por una buena razón. Primero, muchos componentes del recubrimiento pueden ser proporcionados por peso, y no por volumen. De manera que para mezclar juegos parciales, el contratista necesitaría pesar una porción de cada componente antes de la mezcla. Además, puede haber un mínimo volumen crítico de material que debe de ser mezclado para que

la reacción de curado químico entre los componentes proceda en su totalidad. Normalmente, esta información no es publicada pero no es menos crítica. Muchos recubrimientos están disponibles en juegos grandes y pequeños. El contratista puede escoger tener unos cuantos juegos pequeños a la mano, aunque pueden ser más caros. Los componentes mezclados en exceso no pueden ser guardados y deben ser descartados adecuadamente. Las instrucciones de mezclado son provistas por la hoja técnica del fabricante del producto y deben de ser siempre seguidos. En resumen A menos que la mezcla de juegos parciales sea permitido por la especificación y por el fabricante del recubrimiento (y la proporción de componentes este publicada), el contratista siempre debe mezclar juegos completos. El fabricante del recubrimiento mide con anticipación cada componente para asegurar que la proporción apropiada sea lograda cuando los juegos completos son utilizados. Incluso cuando la mezcla de juegos parciales es permitida y la proporción es conocida, el contratista debe de tener recipientes graduados para la mezcla por volumen, o aparatos para pesar (balanzas) para mezclar por peso, antes de que la mezcla parcial sea intentada. Una vez que los componentes estén combinados en un recipiente, ellos deben de ser completamente mezclados por agitación motriz, usando paletas de mezcla del tipo cortante como esta descrito arriba. En su lugar, los materiales pueden ser mezclados por "vaciado", el cual se hace echando el material líquido en un recipiente limpio y agitando cualquier material sedimentado. Entonces, se combina las dos porciones y se vierte otra vez de recipiente a recipiente hasta que el material este completamente mezclado. Este procedimiento es normalmente prohibido cuando se mezcla imprimantes ricos en zinc, uretanos curados con humedad u otros materiales que reaccionan con la humedad.

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-14

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

Recuerde, una vez que el recubrimiento este mezclado, el "tiempo de vida útil" comienza. Algunos fabricantes proveen juegos para "retoque" o cartuchos que son designados para reparar recubrimientos dañados sin tener que mezclar un juego grande. Estos cartuchos normalmente son proporcionados en tubos de dos componentes. Un embolo empuja los componentes a través de una mezcladora estática integrada que combina los componentes en una proporción de 1 a 1. Una vez que los componentes mezclados salen de la mezcladora estática, el recubrimiento es aplicado al área dañada usando una brocha. Mezcla de Imprimantes de Zinc Los imprimantes ricos en zinc que contienen un componente de polvo de zinc requieren procedimientos de mezcla especiales provistos por el fabricante. Después de mezclar el componente(s) líquido, el polvo de zinc es aplicado lentamente en el líquido mientras se agita.

temperatura del recubrimiento debe ser medida. Como regla general, cuanto más caliente el recubrimiento, más corto es el tiempo de inducción y/o la vida útil de la mezcla, ya que el calor incrementa la tasa de reacción del curado. El tiempo de inducción (también llamado tiempo de reposo) es el tiempo para permitir a la reacción que llegue a un cierto nivel antes de la aplicación del recubrimiento (por ejemplo, 30 minutos), pero se hace más largo a más bajas temperaturas del recubrimiento. Vida útil de mezcla es el período de tiempo durante el cual el recubrimiento mezclado puede ser aplicado exitosamente. Paso 4 Mezcla del Recubrimiento: Determinar si la Agitación en la Olla durante la Aplicación es Requerida

Es importante no revertir el proceso (aplicar el líquido en el polvo de zinc). Después que el polvo de zinc está completamente mezclado en los componentes líquidos, la mezcla debe de ser colada con una fina malla para remover cualquier partícula de zinc que no este húmeda que puedan atorar la boquilla del equipo. Colar otros recubrimientos (que no son ricos en zinc) no es normalmente necesario a menos que el fabricante así lo requiera.

Debido a que el zinc es un pigmento denso, la mezcla puede sedimentarse durante la aplicación. En este caso, la proporción original de la mezcla se distorsionaría, y mucha de la protección que ofrece el imprimante yacería al fondo de la olla o lata. Para prevenir la sedimentación del zinc, la mayoría de los fabricantes solicitan una agitación constante y automatizada de la mezcla durante la aplicación. De hecho, muchos sistemas de atomización están equipados con paletas de agitación motriz. Note, sin embargo, que imprimantes de un solo componente rico en zinc y curados con humedad contienen agentes anti-sedimentarios y no necesitan agitación en la olla durante la atomización. Por cierto, la agitación puede atraer humedad del aire dentro del recubrimiento, causando que se gele. Por lo tanto, la agitación en la olla no es recomendada para estos productos aunque contenga pigmento de zinc. La hoja técnica del producto a menudo proporciona orientación en cuanto a si se requiere o no agitación en la olla durante la aplicación.

Paso 3 Mezcla del Recubrimiento: Medición de la Temperatura del Recubrimiento

Dilución (Reducción) Mezclados

Después de que los componentes están mezclados y colados (si es necesario) la

Similar a la mezcla, la dilución del recubrimiento es visto como algo normal y requiere muy poca

Figura 4-8: Colado

de

Recubrimientos

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-15

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

Determine el Tipo y Cantidad de Disolvente a Agregar

explicación. Sin embargo, el tipo y cantidad de disolvente agregado al recubrimiento impacta a los compuestos orgánicos volátiles contenido de VOC, al espesor de la película húmeda esperada, y a la sobre, o incompleta Figura 4-9: Dilución dilución del recubrimiento, que puede afectar negativamente las características de aplicación y de desempeño. Por lo tanto, la dilución de un recubrimiento es un tema importante para discutir, e igual de importante para verificar que se ha hecho apropiadamente. Determinar Si la Dilución es Permitida Regulaciones de calidad de aire que son más o menos restrictivas han causado que los fabricantes reformulen los recubrimientos con menos solventes (más alto contenido de sólidos) y hasta solventes diferentes. Para este fin, la adición de disolvente en campo con el propósito de reducir la viscosidad de los recubrimientos puede estar restringida o hasta prohibida. Si la dilución es permitida, siempre hay un tipo y una máxima cantidad de disolvente que puede ser agregada para mantener el umbral de los compuestos orgánicos volátiles establecida por las regulaciones federales o locales (que pueden ser más restrictivas que el límite federal) sobre calidad de aire. Entonces, antes de agregar disolvente, el contratista debe determinar si la dilución es permitida. Algunos fabricantes prohíben la adición de disolvente, y se mantienen en que los recubrimientos se pueden aplicar como han sido suministrados. Por otro lado, mientras que los fabricantes de recubrimientos pueden permitir que el recubrimiento sea diluido, la especificación puede prohibir el uso de disolvente. El calor puede ser también usado para reducir la viscosidad del recubrimiento, pero puede afectar la vida útil de la mezcla.

Una vez que se ha determinado que agregar disolvente es permitido y necesario, el siguiente paso es determinar el tipo y la cantidad de disolvente a agregar. Esta información puede ser obtenida de las hojas técnicas del fabricante del producto. El tipo de disolvente a agregar puede depender de la temperatura del aire durante la aplicación. Los fabricantes pueden tener un disolvente que se evapore lentamente para temperaturas más calientes y uno más rápido para temperaturas más frías. Solo el disolvente recomendado por el fabricante debe ser usado. De hecho, el uso de disolventes que no son recomendados puede invalidar la garantía del recubrimiento, y puede resultar en la disminución del desempeño del sistema de recubrimiento. Los disolventes agregados a los recubrimientos deben de estar limpios, nuevos y en sus envases originales. Los disolventes contaminados, reciclados o ya usados, nunca deben de ser utilizados para diluir recubrimientos. La cantidad de disolvente a agregar también esta basado en las temperaturas de aplicación, el método de aplicación y las regulaciones locales de calidad de aire. La mayoría de fabricantes de recubrimientos indicarán el contenido de VOC del recubrimiento según como están formulados, y el contenido de VOC basado en la cantidad de disolvente agregado. Cualquier disolvente regulado que es agregado al recubrimiento en el campo, incrementará el contenido de VOC. Por el contrario, el uso de un solvente no regulado (por ejemplo, agua) no incrementará el contenido de VOC del recubrimiento. Pero hay aun una máxima cantidad que puede ser agregada para mantener la resistencia al descolgamiento y el desempeño del recubrimiento durante el servicio. Matizado Las pinturas deben ser conseguidas en los colores deseados. Se debe añadir tintes sólo después de que las pinturas hayan sido minuciosamente mezcladas. Se deberá seguir las instrucciones del fabricante, ya que no todos

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-16

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

los tintes son recubrimientos.

compatibles

con

todos

los

A menudo se emplea diferentes tintes para capas adyacentes de un sistema de capas múltiples. Si se hace esto, omisiones en el acabado será visible. 4.8

Temperaturas y Grados de Humedad para la Aplicación

Los recubrimientos deben ser aplicados únicamente dentro de los rangos de temperatura y humedad recomendados por el fabricante. Las pinturas base aceite se aplican normalmente o sobre los 40 F (5ºC); los recubrimientos de emulsión de agua y los epoxis curados o químicamente son aplicados sobre los 50 F o (10 C). La temperatura del recubrimiento deberá igualarse a la del sustrato. A fin de evitar la condensación de la humedad del aire sobre la pintura húmeda, la pintura deberá ser aplicada cuando la temperatura del sustrato sea de al menos 5ºF (3ºC) por encima del punto de rocío y no en descenso. Asimismo, nunca deberá aplicarse el recubrimiento cuando el viento predominante sea de 15 mph (22 km/h) o más, o cuando se espera que la temperatura descienda por debajo del punto de congelación antes de que el recubrimiento esté completamente curado. Muchos recubrimientos de zinc inorgánico y de poliuretano que curan con la humedad requieren una humedad relativa mínima para su correcto curado (por ejemplo, 30%). El punto de rocío es la temperatura a la que la humedad se condensa del aire. Si la temperatura de una superficie está demasiado cerca al punto de rocío, puede condensar agua sobre ella, produciéndose una mala adhesión u otros defectos en el recubrimiento aplicado. La humedad demasiada alta puede también retrasar el secado de los recubrimientos de emulsión al agua.

La medición de las temperaturas y de la humedad se explica en la Unidad 5. 4.9

Logro del Espesor Deseado de Película

El espesor de un recubrimiento es extremadamente importante. Una película demasiado delgada proporcionará una protección inadecuada y una película demasiado gruesa puede reducir la flexibilidad significativamente, causando arrugas o un curado incompleto u otros efectos adversos. Siempre se debe seguir las recomendaciones del fabricante sobre el espesor del recubrimiento. Si existiera una discrepancia entre el espesor recomendado por el fabricante y el espesor requerido en la especificación, el problema deberá ser resuelto por escrito antes de iniciarse las operaciones de aplicación del recubrimiento. Antes de iniciar una operación de pintado, un pequeño parche de pintura se debe aplicar para establecer si se esta aplicando apropiadamente una película continua con el espesor especificado. Las especificaciones siempre indican un mínimo espesor de película seca o un rango de espesor aceptable. Dado que el espesor de película seca sólo puede ser medido después del curado del recubrimiento, se deberá usar una técnica diferente al inicio del trabajo para asegurarse de que se obtendrá el espesor de película seca suficiente. Esta técnica es medir el espesor de la película húmeda del recubrimiento inmediatamente después de la aplicación y calcular el espesor de película seca esperado a partir de la siguiente relación (para recubrimientos no diluidos): Espesor de Película Húmeda (EPH) = Espesor de Película Seca x 100 Porcentaje de sólidos por volumen Espesor de Película Seca (EPS) =EPH x Porcentaje de sólidos por volumen 100

La información del porcentaje de sólidos por volumen esta disponible del fabricante, quien a veces proporciona la relación de película húmeda / película seca. Esta información generalmente esta en la hoja técnica del producto.

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-17

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

Si se añade un disolvente para reducir la viscosidad, se reducirá el porcentaje de sólidos contenido por el producto (es decir, que el volumen total aumenta, mas no el volumen de los sólidos). Las proporciones variarán de la siguiente manera:

EPH = EPS x (100 + porcentaje de disolvente añadido porcentaje de sólidos por volumen EPS = EPH x porcentaje de sólidos por volumen (100 + porcentaje de disolvente añadido)

El pintor o el inspector siempre deben determinar el espesor de la película húmeda de un recubrimiento al iniciar la aplicación, de modo que los cambios necesarios para obtener el espesor de película seca requerido se puedan efectuar en ese momento. La medición del espesor de película húmeda y seca es descrita en la Unidad 5.

"recubrimiento de franjas" o "franjeado" como una forma de proveer medidas extras de protección contra la corrosión en bordes, esquinas exteriores, hendiduras, cabezas de pernos, soldaduras, y otras superficies de acero irregulares, incluyendo técnicas de preparación de superficie opcionales para bordes afilados para mejorar el desempeño del recubrimiento. Algunos detalles, incluyendo las ventajas y limitaciones de métodos específicos para obtener espesor de recubrimiento adicional, son descritos para ayudar al especificador a asegurarse que la especificación del proyecto abordará una protección de corrosión adecuada. 4.11 Procedimientos Recomendados

de

Atomización

Los aspectos recomendados más comunes de atomización de pintura, tanto por atomización Airless o atomización convencional con aire, son descritos abajo.

4.10 Franjeado Pase y Traslape Una capa franja es una capa de pintura aplicada solo en los bordes o soldaduras de las estructuras de acero, antes o después de aplicar el recubrimiento a toda la superficie. Debido al hecho de que el recubrimiento se retrae en los bordes, reduciendo su espesor en esas zonas, el franjeado proporciona espesor adicional a la película para proteger por barrera al acero. La norma SSPC-PA 1 recomienda: • Cuando se franjee los bordes, incluya las esquinas, hendiduras, pernos, biseles y soldaduras. • Extienda el franjeado una pulgada desde los bordes. • Permita que el franjeado seque al tacto antes de la aplicación del recubrimiento. • Aplique antes o después del recubrimiento. • Esmerile (redondee) los bordes para mejorar la eficiencia de la capa franja. La SSPC PA Guide 11: Protección de Bordes, Hendiduras y Superficies de Acero Irregular por Recubrimiento de Franja, explica la técnica de

La cantidad de recubrimiento que sale de la boquilla de la pistola, varía debido al aire de atomización que crea un patrón de atomización en forma de abanico. Esto es, el monto de material en el centro del abanico es normalmente mayor que la cantidad de material a los bordes del patrón de abanico. Esta variación puede ser corregida por el aplicador. Una vez que el aplicador hace el primer pase (por ejemplo, de izquierda a derecha), el aplicador debe traslapar el pase previo en 50% cuando hace el segundo pase (por ejemplo, de derecha a izquierda), de ahí traslapar este pase cuando se hace el tercer pase (izquierda a derecha otra vez) y así sucesivamente. La técnica de traslape es importante. Ayuda a asegurar la formación de una película y mejorará la consistencia del espesor del recubrimiento. A fin de formar una película más consistente, el aplicador puede alternar entre pases horizontales y verticales, con un traslape de 50% cada pase como se explicó anteriormente. A esto se llama la técnica de atomización cruzada.

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-18

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

Activación del Gatillo El pase de la pistola debe empezar antes de activar el gatillo y continuará muy brevemente después de soltarlo. Esto produce una película continua y suave sin acumulaciones de pintura ni al inicio ni al final de los pases. Esto también ayuda a mantener la boquilla limpia. Distancia La cantidad de material empleado y la presión de atomización determinan la distancia apropiada entre la pistola y la superficie para obtener una película uniforme y húmeda. Normalmente esto es alrededor de 6-12 pulgadas (150-300 mm) para la atomización convencional por aire, y de entre 12-15 pulgadas (300-375 mm) para la atomización Airless. Si la pistola es accionada demasiado cerca de la superficie, el exceso de pintura puede producir chorreaduras o descolgamientos sobre la superficie. Si la pistola se mantiene demasiado lejos de la superficie, se producirá pulverización seca con un acabado rugoso y con discontinuidades (puntos de alfiler u omisiones). Esta condición deberá ser corregida de inmediato. Esquinas Se debe tomar medidas para evitar la acumulación de pintura en las esquinas, especialmente en la atomización Airless. La superficie debe recubrirse entre 1 a 2 pulgadas de cada esquina, por tanto, la pistola debe ponerse de lado de manera que se atomice a ambos lados de la esquina al mismo tiempo. Entrenamiento de Técnica de Atomización Un aparato único de laser desarrollado y patentado por el Centro de Reducción de Desperdicios de Iowa (IWRC), se adapta encima de la pistola Figura 4-10: Aparato de de atomización y Entrenamiento Laser para puede ser usado Aplicador de Pintura

para entrenar a nuevos aplicadores o para corregir malos hábitos de operarios experimentados. El aplicador conecta el aparato a la pistola usando un soporte para montar provisto con el aparato, y luego establece la distancia correcta de la boquilla de la pistola de atomización a la superficie (6-8" para atomización convencional HVLP y 12" para atomización Airless asistida por aire). El aplicador entonces ajusta la perilla de control del laser para que un solo punto de laser aparezca en la superficie. Si el aplicador posiciona la pistola de atomización más lejos o más cerca a la superficie (que la distancia pre-ajustada), o hace arcos con la pistola (en lugar de permanecer perpendicular a la superficie) durante una aplicación, el punto de laser se duplicará, dando al aplicador una señal visual para corregir la distancia y posición de la pistola (por ejemplo, re-establece la correcta distancia/posición de la pistola hasta que los puntos de laser convergen en uno). Además, como el aparato de laser esta posicionado en la misma latitud que la boquilla de la pistola, el laser puede ser usado para indicar la posición media del abanico de atomización, haciendo más fácil traslapar los pases a 50%. El aparato puede ser removido una vez que el aplicador perfecciona su técnica. El aparato fue inventado con el objetivo de reducir retrabajos y desperdicio de pintura. Bases para Atomización Airless (C-12) Desde hace años, SSPC ha desarrollado un curso básico de atomización Airless que permite a los estudiantes entrenar como los astronautas y pilotos usando un computador simulador. Por primera vez en la industria de recubrimientos protectores, SSPC ha diseñado un programa que incorpora un entrenamiento práctico de pintura simulado. Se aprende la técnica apropiada para pintura de atomización Airless usando un programa que simula situaciones reales y de equipos usados en el campo. El entrenamiento de simulación provee evaluaciones computarizadas inmediatas de la eficiencia de transferencia del aplicador, espesor del recubrimiento, cantidad de atomización del

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-19

Unidad 4 – Aplicación de Recubrimientos

recubrimiento y tiempo de aplicación, de manera que uno pueda hacer ajustes rápidos para mejorar la práctica. A continuación se provee un panorama general del contenido del curso: • Introducción/Panorama de Sistemas de Operación de Equipos de Atomización Airless. • Técnicas apropiadas de mezcla. • Técnicas apropiadas de atomización. • Resolución de problemas. 4.12 Defectos de Aplicación Recubrimientos

de

los

La aplicación inapropiada de un recubrimiento puede producir una apariencia desagradable o defectos de película. Es importante que los pintores sean capaces de reconocer los defectos en el mismo momento en que se producen para su pronta corrección. 4.13 Resumen de la Unidad Los recubrimientos deben ser adecuadamente aplicados para proporcionar protección de largo plazo. Los recubrimientos pueden ser aplicados mediante brocha, rodillo o una variedad de equipos de atomización. Cada sistema posee sus ventajas y limitaciones. Si resulta una opción práctica, normalmente la atomización ofrece la mejor economía. No todos los recubrimientos pueden ser aplicados con éxito mediante todos los métodos de aplicación. El pintor debe usar el equipo, las condiciones predominantes y las prácticas de mezcla y aplicación recomendadas por los fabricantes.

C1 Fundamentos de Recubrimientos de Protección para Estructuras Industriales Traducido por CDV Industrial Junio 2012 - Perú

4-20