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• Michael Juan Inga Bruno

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UNIVERSIDAD SENOR DE SIPAN

FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA ECONOMICA

CURSO: PROCESOS PRODUCTIVOS GUIA DE PRÁCTICA DE LABORATORIO No. 2

FABRICACION DE PINTURAS OBJETIVOS Elaborar productos de recubrimiento de superficies, utilizando procedimientos a nivel de pequeña escala, e identificar y aplicar, con criterio técnico, los principales insumos a utilizar. Describir en forma clara cada una de las actividades a realizar para la producción de Pintura al Agua con base a las especificaciones técnicas establecidas por las NTP, detallando el orden de las actividades, el equipo a utilizar, materia prima, que permita al estudiante contar con una herramienta de consulta técnica. Determinar el rendimiento productivo y la utilidad económica del producto.

PRIMERA PARTE: FUNDAMENTO TEORICO 1.1.

INTRODUCCION: La pintura es uno de los materiales indispensables en la industria de la construcción y manufacturera, se utiliza para lograr preservar de los ataques comunes por el clima, mejorar la apariencia y textura de los diferentes acabados arquitectónicos, estructura metálicas o cualquier superficie a la que se quiera lograr su apariencia. La industria de recubrimiento de superficies elabora una amplia gama de productos, entre los que destacan las pinturas al agua, barnices, lacas y esmaltes. Las pinturas con color para la industria de la construcción hacen que las obras de arquitectura tanto en el exterior como en el interior , provoquen que una construcción cambie de aspecto con el simple hecho de aplicar pintura para cambiar el tono de la luz ya sea natural o artificial, con tonos cálidos o fríos. Las pinturas son productos destinados a cubrir las superficies con vistas a su protección y decoración.

1.2. DEFINICION: Son mezclas líquidas, generalmente coloreadas, que, aplicadas por extensión, pulverización o inmersión, forman una capa o película opaca en la superficie de los materiales de construcción, a los cuales protege y decora. Normalmente suelen tener un acabado brillante, satinado o mate. 1.3.

COMPONENTES DE LAS PINTURAS

Las pinturas están constituidas por un pigmento sólido y el aglutinante o vehículo líquido, formando ambos una dispersión. Generalmente los materiales o componentes utilizados en la elaboración de pinturas pueden agruparse en 5 categorías:  Pigmentos. Cargas. Aglutinantes. Solventes. Aditivos menores 1.3.1.

LOS PIGMENTOS.Son cuerpos sólidos, finamente pulverizados (90 ó 100% de las partículas debe ser inferior a 10µ), insolubles por si solos en el medio liquido de la pintura (aglutinante o vehículo), sirven para darle color y opacidad a la pintura.

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De la elección y de la cantidad empleada en la fórmula, dependen dos propiedades muy importantes en las pinturas: su poder cubriente y su resistencia a la luz del sol. Sus funciones son:  Suministrar color,  Proteger la película de los rayos ultravioleta,  Dar resistencia a la película y proporcionar una apariencia estética;  Contribuir a las propiedades anticorrosivas del producto y darle estabilidad frente a diferentes condiciones ambientales y agentes químicos. Los pigmentos deben poseer las siguientes propiedades:  Opacidad y buen poder de recubrimiento  Humectabilidad por aceite  Ser químicamente inertes.  Permanencia o resistencia a la luz  Ser de baja o nula toxicidad  Costo razonable TIPOS DE PIGMENTOS: Entre los pigmentos más utilizados en la fabricación de pinturas se encuentran variados compuestos de origen orgánico (vegetales o animales) o inorgánicos minerales y sintéticos. Los primeros son cada vez menos usados ante el predominio de los pigmentos inorgánicos. Algunos de los pigmentos utilizados en pintura son productos naturales: ocres y hierro micáceo (óxidos de hierro), blanco de barita(sulfato de bario), pero la mayor parte son obtenidos industrialmente. 1.3.2.

LAS CARGAS: Son productos en polvo, normalmente procedentes de la molturación de rocas naturales, que no dan por si mismas color ni opacidad, pero que contribuyen a darle cuerpo a la pintura, además de contribuir sustancialmente a conseguir otras características. Son materiales que cumplen las siguientes funciones:  Extender el pigmento, 

Contribuir con efecto de relleno,



Disminuir el costo del pigmento,



Aumentar su resistencia mecánica



Mejora su consistencia nivelación y depositación.

Entre estos materiales se encuentran sustancia de: o o 1.3.3.

Origen mineral: calcita o carbonato de calcio, baritas, tizas, caolines, sílice, micas, talco, etc. Origen sintético: creta, caolines tratados y sulfato de bario precipitado.

AGLUTINANTES o formador de la película El aglutinante o vehículo fijo o ligante son sustancias de naturaleza orgánica (resina o polímero) que llevan en suspensión los pigmentos y, que una vez secos, mantienen unidas las partículas de color entre si y con la superficie sobre la que se aplica la pintura, impidiendo que se desprenda. Se pueden utilizar en forma sólida, disueltos o dispersos en solventes orgánicos volátiles, en solución acuosa o emulsionados en agua. Estas sustancias comprenden el almidón, los aceites secantes, resinas naturales y resinas sintéticas. Estas ultimas son las más utilizadas de las cuales tenemos: las resinas alquidicas, acrílicas, fenolicas, vinílicas, epóxicas, de caucho clorado, de nitrocelulosa, de acetato de polivinilo, de poliuretano y de silicona. De todas estas la primera es la más utilizada. También se utilizan resinas de brea de hulla o de petróleo Existen pinturas mixtas con varias resinas o con mezclas de resinas y aceites secantes

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De acuerdo a la resina empleada, las pintura pueden ser: acrílicas, vinílicas, vinil acrílicas, de clorocaucho, de poliuretano, etc.

1.3.4.

LOS SOLVENTES Los solventes o vehículos volátiles son sustancias liquidas que dan a las pinturas el estado de fluidez necesario para su aplicación, evaporándose una vez aplicada la pintura. Tienen como única misión mantener la pintura en estado líquido durante su fabricación, almacenaje, transporte y aplicación. Son importantes en cualquiera de estas fases, pero especialmente nos interesan durante la aplicación, pues son imprescindibles para que la pintura sea suficientemente líquida y penetre en los poros de las superficies, para que se adapte a la forma y contorno de los objetos a pintar, y para que se aplique adecuadamente según el método escogido. Son también imprescindibles para poner en su punto óptimo la viscosidad de las pinturas de acuerdo con el método y las circunstancias atmosféricas del momento de la aplicación. Disolventes y diluyentes Disolventes.- Se acostumbra a llamar a los productos químicos líquidos que utiliza el fabricante para dispersar o disolver los componentes de mayor densidad, durante el proceso de fabricación y forman parte de la pintura tal como se presenta en el envase. Diluyentes.- Se acostumbra a llamar a los mismos productos químicos o sus mezclas, que se añaden a la pintura durante el proceso de aplicación para ajustar la viscosidad, provocando una reducción de su contenido de sólidos. También se utiliza para la limpieza de útiles de aplicación, y para limpiar y desengrasar las superficies metálicas antes de aplicar la imprimación. TIPOS DE DISOLVENTES EL AGUA: El agua es el principal ingrediente de la fase continua de la mayoría de las emulsiones de pinturas, ejemplo: pinturas al temple, pinturas plásticas, pinturas a la cal, al cemento o silicato, algunos tipos de pinturas epoxi, esmaltes acrílicos, etc. Se utiliza sola o mezclada con alcoholes o éter-alcoholes para disolver resina o materias colorantes. AGUARRÁS VEGETAL O ESENCIA DE TREMENTINA. Se denomina así a un líquido volátil e incoloro que se saca destilando de la resina de los pinos. Su composición varía según la especie de pino del que se extraiga la resina. Se utiliza como materia prima y disolvente de todo tipo de pinturas al aceite, esmaltes grasos y sintéticos y pinturas de aluminio. AGUARRÁS MINERAL; Son destilados procedentes de la destilación del petróleo, normalmente son suministrados como mezclas por la dificultad de separar los compuestos individuales. Es un hidrocarburo alifático líquido con un poder de disolución no muy fuerte, pero suficiente para las resinas alcídicas que son la base de los esmaltes sintéticos. Es más barato que el aguarrás vegetal y es el mas utilizado 1.3.5 LOS ADITIVOS MENORES Son sustancias añadidas en pequeñas dosis que oscilan entre el 0.001% y el 5% para desempeñar funciones específicas, que no cumplen los ingredientes principales. Entre los más utilizados se encuentran: Espesantes, dispersantes, antiespumante, coagulantes, preservantes. DISPERSIÓN DE LOS PIGMENTOS EN LA PINTURA.- El pigmento se suele suministrar en forma de polvo finamente; el tamaño de los granos debe ser del orden de cinco centésimas de milímetro Estas partículas se deben dispersar unas de otras de forma que queden uniformemente distribuidas en toda la pintura como una suspensión coloidal. Para que tenga la máxima estabilidad en disolventes orgánicos la partícula debería estar completamente mojada con el barniz.

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La dispersión se consigue normalmente en un molino, que es una máquina donde los aglomerados son sometidos a fuerzas de corte y rozamiento. Se utilizan distintos tipos de molinos dependiendo de las dificultades que presenten las partículas para su dispersión: Dispersor de alta velocidad, Molino de bolas, Molino de arena, Molino de rodillos. COMBINACIÓN DE COLORES.(MATIZADOS).- Normalmente el color de una pintura se prepara de acuerdo con un patrón, tiene que ser exactamente igual al color de fabricación anterior, si el color no es exactamente el buscado se ajusta por adición de soluciones de colores o por dispersiones concentradas de pigmentos. En las grandes fábricas de pintura se consigue un nuevo color con la ayuda de espectrofotómetros o colorímetros y ordenadores. El nuevo color se puede medir en el colorímetro y expresarlo como una serie de valores numéricos. 1.4. CLASES DE PINTURAS Las pinturas se clasifican en: - Por el color y naturaleza de los pigmentos en: blanco de cinc, azul cobalto, etc. - Por el vehículo en pinturas: de agua, cola, aceite. - Por el papel que desempeñan: decorativas, antioxidantes, ignifugas, lavables, etc. 1.4.1. PINTURAS BASADAS EN AGUA Se les llama comúnmente como pinturas látex, vinílicas, o acrílicas, mientras que las basadas en aceite son las alquidicas, de poliuretano o barnices. PINTURAS LATEX.- Son una suspensión de resinas acrílicas o polivinilicas hechas a base de agua, con otras resinas, mas agentes colorantes o cubridores y diluyentes que se secan por evaporación. Es durable, fácil de aplicar, y se limpia con jabón y agua, y ésta ha reemplazado a las pinturas hechas a base de aceite (hechas a base de solventes), por lo cual es el producto de pintura más frecuentemente usado en el mercado. Aunque la pintura hecha a base de agua (látex) es menos dañina al medio ambiente y a su salud que la pintura hecha a base de aceite, sus ingredientes son peligrosos. Es por eso que ésta debe manejarse como un material peligroso. 1.4.2 PINTURAS AL ACEITE Son pinturas cuyo aglutinante esta constituido por un aceite secante como por ejemplo el de linaza, utilizados en su estado natural (crudos) o sometidos a algún tratamiento para conseguir más cuerpo y más brillo, el cual, por la acción del oxigeno del aire, se transforma poco a poco en una masa sólida más o menos dura. Toda pintura al aceite, se compone en primer término del colorante, del vehículo o vehículos que mantienen en suspensión el color y que al secarse por contacto con el aire, en parte se evaporan y en parte se resinifican (como el aceite secante de linaza), y endurecen junto con el color, y por último el solvente, que es por lo general una sustancia volátil como el aguarrás cuya misión es facilitar la aplicación de la pintura haciéndola más dócil al pincel y que luego de cumplida su misión se va por evaporación natural dejando solamente algunos rastros unidos a los componentes antes citados

1.5. FABRICACIÓN DE PINTURAS Y SISTEMAS DE MEZCLA. Al describir un proceso de fabricación se puede dar la impresión de que se trata esencialmente de un proceso discontinuo, empezando por los ingredientes y acabando por la pintura, en cambio la descripción de la combinación de color puede dar una idea distinta indicando que existen otras posibilidades.

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En las grandes fábricas, las soluciones se harán y almacenarán en grandes cantidades, esto es de especial importancia para la fabricación de pinturas industriales, donde éste será el único modo de conseguir una gama de colores y lotes que satisfaga los pedidos de los clientes. El concepto de mezcla se ha extendido en dos grandes mercados para dar un amplia gama al cliente y por ser el único modo de acceder a la gama de color requerido. Son el mercado de la pintura decorativa y el mercado de pinturas de acabado de coches, en el que hay programas de mezcla para una gama de soluciones de colores, que se podrán utilizar solos o mezclados con cualquier otro color. 1.6. HIGIENE Y SEGURIDAD En la preparación de las pinturas se emplea una gran variedad de materiales, y también se producen muchas reacciones químicas tanto en la preparación como en la utilización de las pinturas. La mayor parte de estos ingredientes son productos químicos que pueden entrañar riesgos para la salud. Posibles riesgos: quemaduras corrosivas, irritaciones de la piel y los ojos, irritaciones pulmonares, dermatitis, daños crónicos y acumulativos así como producir una sensibilización en el individuo. Estos riesgos se pueden prevenir tomando precauciones. Entre las más generales son: 

Evitar la exposición directa a los productos químicos.



Se deben evitar posibles fuentes de ignición cuando se manejen materiales inflamables.



Se deben controlar los métodos de mezcla, ya que el polvo de ciertas sustancias puede formar mezclas explosivas en el aire.



Controlar el ambiente en las naves de trabajo, para trabajar en condiciones de buena ventilación.



Utilizar ropa de protección.



Lavarse antes de comer o beber.

Para los productos cancerígenos, hay que tomar medidas de protección muy estrictas, aunque no es normal que se encuentren entre los componentes de las pinturas. Durante la aplicación de las pinturas, también hay que seguir una serie de medidas de seguridad: 

Disponer de un sistema de extracción de aire.



Las operaciones con spray tienen que ser realizadas en cabinas donde se trate el aire contaminado y las gotitas en exceso.



Para algunos materiales, como isocianatos, los operarios deben llevar mascarillas.

El ambiente que se respira dentro de las fábricas tiene que cumplir con las regulaciones en cuanto a las emisiones de vapores, presencia de polvo, líquidos y residuos sólidos, para lo que se deben hacer controles periódicos. Para muchas sustancias, se han fijado niveles máximos de exposición permitida en el lugar de trabajo, en incluso para algunas de ellas se exige legalmente que los operadores pasen controles sanitarios.

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La legislación de algunos países europeos requiere que todas las sustancias peligrosas, ya sean pinturas o componentes de las mismas, deben estar debidamente etiquetadas cuando se suministran o se transportan, así como incluir frases sobre medidas de seguridad indicando las precauciones que se deben tomar. Las pinturas se deben suministrar con las instrucciones necesarias para su utilización sin problemas de seguridad e higiene. También es recomendable almacenar separadamente las pinturas y los disolventes. Por último, los usuarios deben disponer de hojas con datos sobre la seguridad de los materiales, incluyendo información sobre la composición y propiedades de los mismos. Se necesita indicar la identificación del producto y de la compañía que lo suministra ; composición o información sobre los ingredientes ; identificación de los peligros ; primeros auxilios recomendados ; medidas de protección contra incendios ; medidas contra escapes accidentales ; manejo y almacenamiento ;protección personal ; propiedades físicas y químicas ; información ecológica y toxicológica ; información sobre el transporte y eliminación de los residuos.

SEGUNDA PARTE: DESARROLLO EXPERIMENTAL DE LA PRÁCTICA 2.1.     

REQUERIMIENTOS DE EQUIPOS Y MATERIALES Cocina a gas. Balanza chica para 1 Kg. Termómetro Jarras medidoras. Vasos de precipitación. Material de vidrio para medir líquidos Cacerolas de acero inoxidable. Paletas o agitadores de madera o acero Espátula de metal. Embudo. Envases. Equipo de mezclado. Selladora de bolsas

2.2. PRODUCTOS A ELABORAR 2.2.1. PINTURAS AL AGUA Obtención de pinturas basadas en agua, a pequeña escala, por simple mezcla de los productos que componen su formula. I. PINTURA IMPRIMANTE: (PINTURA DE BOLSA) A.- FORMULACIÓN INSUMO 1. AGUA 2. TIZA 3. HARINA 4. COLA SINTETICA 5. CARBOXIMETILCELULOSA (CMC) 6. FORMOL 7. DIOXIDO DE TITANIO 8. PIGMENTO

FUNCION SOLVENTE CARGA ADHERENCIA PEGAJOSIDAD ESPESANTE PRESERVANTE COLOR BASE

CANTIDAD

1Kg 250g 100g 3g 5ml 5g 2g

B.- PROCEDIMIENTO Las operaciones necesarias para la mezcla de pinturas son físicas en su totalidad 1.- Medir el agua y pesar los insumos necesarios, por separado. 2.- Calentar la mitad del volumen de agua hasta que empiece a hervir. 3.- Disolver la harina en un poco de agua fría (1/4 del volumen total).

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4.- Colocar el agua caliente en el mezclador y adicionar la harina disuelta, agitar suavemente hasta formar una mezcla pastosa y pegajosa. 5.- Adicionar, la cola sintética, el formol y el dióxido de titanio (disuelto en agua). Mezclar a mayor velocidad. 6.- A la mezcla anterior agregar poco a poco la tiza y mezclar a baja velocidad. 7.-Adicionar el resto del agua con el espesante y aumentar la velocidad hasta conseguir una mezcla fina y uniforme. 8.- Para la elaboración de pinturas de color adicionar el pigmento de color. Si el pigmento es sólido, este debe dispersarse con la mitad de la cola y si es necesario agregar agua para lograr una mejor dispersión.

INFORME TECNICO DE LA PRACTICA 1. RESUMEN

La presente práctica de laboratorio fue llevada a cabo el día jueves 24 de abril, en las instalaciones de la Planta Piloto(USS). Teniendo como restricciones la elaboración de 2 litros de Pintura Imprimante por grupo, con la finalidad de aprender a utilizar los insumos y tecnología de manera eficiente; asimismo determinar rendimientos productivos y utilidad económica por este producto.

2. DESARROLLO EXPERIMENTAL DEL PROCESO Primero mezclamos medio Kg de harina de maíz con medio litro de agua fría y batimos hasta obtener una mezcla uniforme, una vez obtenida esta mezcla la colocamos en medio litro de agua hervida y batimos con un cucharón para que no se endurezca la masa y mantener una mezcla uniforme que ahora debe ser pegajosa y pastosa. A la mezcla pastosa y pegajosa que obtuvimos le adicionamos 100 g de cola sintética, formol y 5g de dióxido de titanio disuelto en un poco de agua; luego a esta mezcla se le agrega 1Kg de tiza

3.

DATOS EXPERIMENTALES Y DATOS CALCULADOS 3.1. REGISTRO DE CONSUMO DE MATERIA PRIMA E INSUMOS INSUMOS CANTIDAD OBSERVACIONES

Agua

L

Tiza Harina(trigo)

1Kg 250g

Cola Sintética

100g

CMC Formol Dióxido de Titanio Pigmento( colorante en polvo)

3g 5ml 5g 2g 7

Agregamos la diferencia para completar los dos litros de solución, Da compactación y resistencia. Brinda la característica de ligocidad al producto. Provee la propiedad de adhesividad al producto. Espesante y estabilizante.. Utilizado como conservante Pigmento base Agregar la cantidad requerida ( gusto y tonalidad deseada)

3.2. CARACTERISTICAS FISICOQUIMICO DE LOS PRODUCTOS: PRODUCTO ESTADO FISICO

Pintura Imprimante Semilíquido Kalton

ASPECTO

DENSIDAD

Pastoso

2.5

PH

COLOR

Ácido Amarillo patito

AROMA

Latex

3.3. COSTOS DE PRODUCCION: PINTURA LATEX Insumo

Agua Tiza Harina(trigo) Cola Sintética CMC Formol Dióxido de Titanio Pigmento( colorante en polvo)

Unidad

Cantidad

Precio Unit.

Precio Total

Envases

L Kg Kg Kg Kg L Kg Kg Unid.

1000ml=1L 1000g=1Kg 250g=0.25Kg 100g=0.10Kg 3g=0.003Kg 5ml=0.005L 5g=0.005Kg 2g=0.002Kg 1

S/.0.002 S/.1.00 S/.12.00 S/.1.00 S/.30.00 S/.8.00 S/.28.00 S/.55 S/.4.50

S/.0.002 S/.1.00 S/.3.00 S/.1.00 S/.0.09 S/.0.04 S/.0.14 S/.0.11 S/.0.09

Etiquetas

Unid.

1

S/.0.05

S/.0.05

5%

S/.0.2761

Costos indirectos: Combustibles, agua, fabricación, electricidad, otros.

Costo de producción

S/.5.522 COSTO TOTAL: S/.5.80

4. CALCULO DE RENTABILIDAD (calcular para cada producto)  Cantidad producida (CP):

CP=2.365 L 

Unidad (Volumen)=UV:

UV =1 L 

Unidades producidas (UP=CP/UV):

UP=

2.365 L 1L

UP=2.365 

Costo total producción (CT):

8

CT=S /. 5.80 

Costo Unitario (CU=CT/UP):

CU =

S /.5.80 2.365

CU =S/. 2.45



Precio de venta (PV):

PV =S /.10 .00 

Utilidad por unidad (UT=PV-PU):

UT =S /9.00−S/.2 .45 UT =S /.6 .55 

por unidad

Utilidad total (UP X UT):

UT =2.365∗S/.6 .55 UT =S /.15 .49

por todas las unidades

5. RENDIMIENTO DEL PRODUCTO

Para la producción de 2.365 litros de Pintura Imprimante Kantol, el rendimiento de los insumos son:



Agua

:

1000 =0.42=42 2365



Tiza

:

1000 =0.42=42 2365



Harina(trigo)

:

250 =0.11=11 2365

:

100 =0.04=4 2365



Cola Sintética



CMC

:

3 =0.001=0,1 2365 9

5 =0.0021=0.21 2365



Formol

:



Dióxido de Titanio

5 =0.0021=0.21 : 2365



Pigmento( colorante en polvo)

:

2 =0.00084=0.084 2365

Observación: 1Kg=1L El colorante se dosifica de acuerdo al tono que se quiere llegar, no se estima un rendimiento exacto. El agua se dosifica de acuerdo a la cantidad que se necesite para llegar a los 2 litros de pintura al agua.

6. ANALISIS DE RESULTADOS

7. CONCLUSIONES

8. CUESTIONARIO 

Calcular la cantidad de pigmento y carga necesaria para producir 5000 Kg de pintura al agua. Cual es el número de unidades producidas si cada unidad pesa 10 libras. Utilizar los datos de la experiencia realizada.



Realiza un cuadro de insumos utilizados, señalando el tipo de insumo y su importancia.

10



Qué etapas, operaciones físicas se pueden identificar en el proceso productivo de fabricación de pinturas al agua que has desarrollado.

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9. BIBLIOGRAFIA

(2002). Sistemas, Modelos y Programación Lineal (Problemas productivos). En M. J. Pacherres, Investigación de Operaciones (Programación Lineal aplicada a: Economía, Administración e Ingeniería) (págs. 1-9). Lima - PERÚ: Ediciones e Impresiones Gráficas América S.R.L.

10. APÉNDICES FOTOGRAFÍAS DEL DESARROLLO DE LA PRESENTE PRÁCTICA

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