CURSO PARA INSPECTOR DE RECUBRIMIENTOS - MODULO 1.pdf

CURSO PARA INSPECTOR DE RECUBRIMIENTOS

MANUAL

COLEGIO DE INGENIEROS DEL PERÚ MAYO 2009

Colegio de Ingenieros del Perú

Curso Para Inspector de Recubrimientos

IMPORTANTE Las técnicas, procedimientos, estándares y otras informaciones presentadas en este manual han sido recopilados y revisados por el autor. El Colegio de Ingenieros del Perú no se hace responsable por el uso indebido de la información de este manual ni relacionada con el uso del material presentado. La información proporcionada es únicamente de carácter informativo y su uso, interpretación y metodología es bajo riesgo exclusivo del usuario. Se prohíbe expresamente la reproducción parcial o total del contenido, de manera electrónica o fotográfica sin el consentimiento escrito del autor.

Autor: Ing. Adrián Granda Registro CIP # 103104

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INDICE MODULO I CAPÍTULO I Introducción -

Conocimientos Impartidos en el curso. Objetivo del curso. Programa para el dictado del curso. Dinámica del curso. Temario del curso.

CAPÍTULO II Teoría y Control de la Corrosión -

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Definición de la corrosión Los efectos de la Corrosión. Seguridad, Costo y Apariencia. Clasificación y Mecanismos. Elementos de una Celda de Corrosión.  Electrolito.  Ánodo.  Vía Metálica.  Cátodo. Tipos de Corrosión. Corrosión en Estructuras de Acero. Los Efectos de los Factores Ambientales en la Corrosión: Oxigeno, Sales Químicas, Temperatura, Los Químicos y Gases. Ambientes y Corrosión. Químico/Marino, Químico/Humedad Alta, Marino/Humedad Alta, Químico/Humedad Baja. Control de la Corrosión: Diseño, Selección.  Selección de Materiales; Serie Galvánicas.  Protección Catódica.  Recubrimientos de Protección.  Recubrimientos de Sacrificio.  Recubrimientos de Barrera.  Alteración del Ambiente.

CAPÍTULO III Teoría de Recubrimientos -

Definición de Recubrimiento. Componentes de los Recubrimientos.  Resina.


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 Pigmento.  Solvente. Sistemas de Pinturas y Sistema de Pintado Mecanismo de protección. Tipos de Recubrimientos: ventajas y limitaciones. Sistema de protección de Embarcaciones. Teoría de los Anti incrustantes. Estimación de rendimientos y mermas.

CAPÍTULO IV Preparación de la Superficie -

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Definicion e importancia de la Preparación de Superficie. Tipos de Preparación de Superficie. Normas técnicas de preparación de superficie. Limpieza por Chorro Abrasivo:  Componentes.  Abrasivos usados. Limpieza con Agua a Presión. Limpieza Manual y con Herramientas.

CAPÍTULO V Métodos de Aplicación de Recubrimientos -

Tipos, ventajas y limitaciones. Técnicas de aplicación. Interpretación de las hojas técnicas y de seguridad MSDS. Definición de datos de hojas técnicas. Problemas de inspección. Fallas en la aplicación de los recubrimientos.

MODULO II CAPÍTULO VI Instrumentos para la Inspección -

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Instrumentos para la evaluación de Condiciones Ambientales que afectan el trabajo de Recubrimiento:  Temperatura.  Humedad Relativa.  Punto de Rocío.  Contaminantes en el aire. Contaminantes visibles y no visibles: - Polvo, grasas y aceites.


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- Sales contaminantes. Medidores de espesor de película húmeda y seca. Medidores de rugosidad. Detector de porosidades. Pruebas de adherencia.

CAPÍTULO VII Especificación del Recubrimiento -

Definición. Elementos de una especificación. Especificación bajo formato CSI.

CAPÍTULO VIII Procedimiento de Inspección -

Bitácora del inspector. Responsabilidad de inspección preliminar. Inspección de la preparación de la superficie. Inspección del mezclado, dilución y aplicación del recubrimiento. Inspección post aplicación: medición del espesor de película seca, detección de porosidades, pruebas de adherencia, prueba de curado y dureza, evaluación de apariencia y brillo, evaluación de defectos en el recubrimiento.

CAPÍTULO IX Documentos de Control de Calidad -

Plan de Inspección Técnica Reporte diario de Inspección Técnica Reporte final de Inspección Formatos de Inspección Reporte de No Conformidad (NCR´s)


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Capítulo I Introducción


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Introducción Este curso es una detallada compilación de información, procedimientos, normas, técnicas y practicas necesarias para una adecuada inspección en la aplicación de Recubrimientos Industriales y Marinos. El propósito principal es la de proporcionar a los inspectores de recubrimientos y control de calidad las fuentes y guías para llevar a cabo un trabajo de inspección en forma efectiva basados en los procedimientos y normas de la NACE (National of Corrosion Engineers), SSPC (Society for Protective Coatings), ASTM (American Standards of Testing Materials), entre otros. El curso esta diseñado para principiantes o profesionales con muy poca experiencia en el área de recubrimientos, contratistas aplicadores, control de calidad, especificadores, propietarios e ingenieros de proyectos. La mayoría de los contratos donde se estipule la aplicación de recubrimientos anticorrosivos envuelven una significativa inversión de dinero y tiempo; y en todos los casos el inspector juega un papel muy importante para asegurar que el propietario de la instalación reciba el retorno de su inversión. Con una adecuada especificación del trabajo, el propietario establece los requerimientos mínimos necesarios para completar un trabajo de manera satisfactoria y en el tiempo propuesto; y a través de las inspecciones, se verifica que todos los requerimientos de la especificación son cumplidos a cabalidad. Una inadecuada inspección puede resultar en:       

Retrasos costosos en completar el trabajo. Menor calidad o cantidad de trabajo que el especificado. Disputas contractuales y años de litigio. Costosos reemplazos de estructuras y/o equipos inadecuadamente protegidos. Costosos mantenimientos por inadecuados recubrimientos. Contaminación ambiental. Accidentes.

Al término del curso los participantes deberían estar capacitados para ejecutar lo siguiente:   

Realizar el trabajo de inspección de recubrimientos simple de una estructura de acero en un taller, bajo la supervisión de un inspector calificado. Leer y comprender una especificación para la preparación de la superficie y aplicación del recubrimiento. Usar equipo de inspección de control de calidad básico, incluyendo: o o o o o o o o o o

Psicómetro giratorio tipo Bacharach y el uso de tablas psicométricas. Medidor de espesor de película húmeda (WFT). Medidor de presión de aguja hipodérmica. Medidor de rugosidad. Medición de contaminantes visibles y no visibles. Medidores digital magnético para medición de espesor de película seca (DFT). Medidores electromagnéticos para medición de espesor de película seca (DFT). Detector de porosidades de bajo voltaje (esponja húmeda). Detector de porosidades de alto voltaje. Pruebas de adherencia.


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  


Comprender, entender y utilizar las diversas normas de preparación de superficie y aplicación de recubrimientos (NACE; SSPC e ISO). Reconocer el trabajo del inspector, la importancia de las reuniones previas al trabajo y las necesidades de determinar las responsabilidades y autoridad del inspector. Registrar y administrar datos para el llenado de los reportes de inspección.

Objetivos Este curso tiene por objetivo los siguientes alcances:    

Dar a conocer los fundamentos básicos para la aplicación y control de calidad en la protección anticorrosiva industrial y marina con la finalidad de prevenir y minimizar fallas prematuras. Familiarizarse con las normas técnicas, instrumentación, especificaciones técnicas y documentación que un inspector debe conocer. Entender los alcances y responsabilidades del inspector de recubrimientos. Formar profesionales de control de calidad de recubrimientos.

Responsabilidades del Inspector de Recubrimientos Los inspectores de recubrimientos verifican y aseguran, en la medida de sus posibilidades, que los sistemas de recubrimientos sean aplicados de acuerdo con la especificación y reportan objetiva y verazmente los resultados de todas las observaciones de la inspección. Si al inspector de recubrimientos se le presentasen restricciones que le impidan cumplir con la especificación, deberán asegurarse de que exista una comunicación escrita donde se permita las desviaciones de la misma. Según la NACE, las responsabilidades de un inspector pueden variar de un trabajo a otro pero en líneas generales sus deberes incluyen:       

Obtener, leer y comprender plenamente la especificación del recubrimiento. Dirigir toda pregunta a la persona apropiada y resolverla. Obtener una clara definición de la autoridad delegada por el supervisor nominado a través de la especificación del recubrimiento en lo que respecta al control de los contratistas involucrados en un proyecto. Verificar y determinar mediante mediciones y observaciones que el contratista cumpla totalmente con los requerimientos de la especificación y que el trabajo realizado cumpla con la norma de calidad requerida. Verificar que los recubrimientos y materiales se almacenen correctamente y se usen los lotes dentro de la vida útil recomendada por el fabricante. Mantener registros de todo el trabajo realizado, las condiciones bajo las cuales se hizo y cualquier otro punto del reporte requerido por el supervisor. Evitar dirigir a los trabajadores del contratista. Verificar que todas las partidas listadas en el programa del recubrimiento (alcances) han sido completadas.


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 


Asegurar que todos los instrumentos de prueba necesarios y las normas requeridas estén disponibles todo el tiempo y que los instrumentos estén calibrados y en optimo funcionamiento. Desempeñar las tareas de inspección con un enfoque justo y objetivo. La buena comunicación y la integridad son esenciales para llevar a cabo un trabajo beneficioso para todas las partes.

Programa para dictado del curso Para el dictado del curso se ha programado las siguientes fases: 1. Clases de Teoría 2. Clases de Práctica 3. Exámenes Total:

: : :

14 horas – En salón de clases 4 horas – En salón de clases 2 horas – En salón de clases 20 horas

Evaluaciones y Certificaciones Sistema de Calificación  

Dos evaluaciones teóricas : Dos evaluaciones prácticas : Puntaje máximo :

De 0 a 60 puntos. De 0 a 40 puntos. 100 puntos.

Puntaje mínimo para certificación: 70 puntos. -

Diploma de Certificación: A los que alcancen el puntaje mínimo.

Dinámica del curso 

Descripción General del programa del curso. El curso se dictará para personal que desee incrementar sus conocimientos teóricos y prácticos en la especialidad de “Inspección de Recubrimientos Industriales y Marinos”

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Presentaciones de los asistentes al curso. Le pediremos a cada uno de los participantes, que se presenten y nos comenten acerca de sus funciones en el trabajo y de sus deportes favoritos y pasatiempos.

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Formación de Equipos. Formaremos equipos de trabajo de 3 o 4 personas cada uno. Estos equipos trabajarán juntos a lo largo del curso de Teoría y Práctica.

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Lo que el inspector debe saber. Un eficiente trabajo de pintado requiere de varios pasos a seguir para alcanzar los resultados deseados. Es importante saber que todos los pasos sean correctamente ejecutados. Uno de los principales objetivos en el uso de las pinturas Industriales y marinas es la protección contra la corrosión.


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Capítulo II Teoría de la Corrosión


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Teoría de la Corrosión Definición. Existen varias definiciones de Corrosión, nosotros consideraremos dos de ellas las cuales son más fáciles de entender: 1. “ Interacción físico química entre un metal y su medio ambiente, que ocasiona modificaciones en las propiedades del metal, y a menudo, una degradación de las funciones del metal, del medio o del sistema técnico constituido por los dos factores” ( Norma ISO 8044). 2. La corrosión en los metales es un proceso natural y espontáneo (termodinámicamente favorecido), que puede ser entendido como el proceso inverso al de la metalurgia extractiva. Cuanto mayor haya sido la energía invertida en la obtención del metal a partir del mineral, tanto más fácilmente tendera el metal a revertir hacia su estado natural.

Traducido a términos prácticos, la corrosión metálica es la oxidación del metal en la superficie de contacto entre el metal y el medio ambiente, que posteriormente conduce al deterioro de las propiedades mecánicas del mismo.

Figura # 1 Corrosión Generalizada en Estructura Metálica

La mayoría de los metales se encuentran en la naturaleza en su condición oxidada, en forma de cloruros, óxidos, sulfatos y sulfuros. Para obtener un metal de los minerales pertinentes, se requiere de un procedimiento de reducción en el cual se absorbe gran cantidad de energía. Como consecuencia de esta absorción de energía, el metal esta en una condición de gran energía y tratara de volver a su estado anterior de oxidación y baja energía, tan rápidamente como las condiciones del ambiente lo permitan. A la


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diferencia de energía entre el metal puro y sus formas oxidadas se le conoce con el nombre de corrosión. La importancia de los conocimientos sobre corrosión nos ayudara a prevenir, básicamente, tres factores: a) FACTOR SEGURIDAD: la corrosión puede producir fallas en los equipos o estructuras con consecuencias catastróficas y/o perdidas de vidas humanas, por ejemplo en los siguientes equipos: válvulas de presión, calderas, turbinas, puentes, etc. b) FACTOR ECONOMICO: la corrosión nos ocasionara pérdidas y/o gastos considerables en los siguientes rubros: b.1) Costos Directos; reemplazo o reparación de estructuras, maquinarias o de sus componentes corroídos. Estos costos podrían reducirse hasta en 23% tan solo aplicando correctamente los conocimientos ya existentes sobre corrosión y prevención. En el Perú, se estima, que estos costos ascendieron a US $ 1,700 millones en 1991 aproximadamente. b.2) Costos Indirectos; incluyen paralización de la actividad productiva, perdida de productos y explosiones provocadas por fugas, perdidas de eficiencia, contaminación de los productos y/o medio ambiente, etc. c) FACTOR CONSERVACIÓN: Existen fuentes limitadas de metales (minerales) y según estudios estadísticos, la décima parte de la producción mundial de acero se pierde anualmente por corrosión.

Clasificación de los Procesos de la Corrosión y Mecanismos. Existen muchas maneras de clasificarlas y muy variadas, sin ser excluyentes, entre ellas. Así, pueden estar basadas en: Ataque Corrosivo. Medio que la Produce. Mecanismo de Reacción. Sector de la Industria en el que se da.

Dos son los mecanismos básicos de la corrosión en los metales, ellos son: Corrosión directa o seca.- Se da en ausencia de agua o humedad (electrolito), como sucede en ambientes secos, ausentes de sales o a altas temperaturas. El agente oxidante; en este caso; son él oxigeno, sulfuro de hidrogeno, vapor sulfuroso, etc. Corrosión Galvanica o Electroquímica.- Es la mas frecuente, el 80% de los casos reportados son de este tipo y se debe básicamente a la formación de pilas electroquímicas localizadas en diferentes sectores de una superficie metálica. Una pila electroquímica se produce por el flujo de electrones de aquellas zonas de alta densidad electrónica, ánodos, a otras de menor densidad electrónica llamadas cátodos.


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Para que se forme una pila voltaica de Daniels, como también se le conoce a las pilas electroquímicas, deben existir las siguientes condiciones: 1. Diferencia de potencial (ánodo y cátodo). 2. Un medio electrolítico (electrolito, generalmente agua o el medio ambiente) en contacto con las zonas anódicas y catódicas. 3. Una conexión metálica (conductor) entre ánodos y cátodos. En la figura # 2 se aprecia el principio básico de una pila voltaica y en la figura # 3 se gráfica la misma pila voltaica en forma microscópica en un metal simple.

Figura # 2

Figura # 3


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Tipos de Corrosión. Es posible clasificar los procesos de corrosión recurriendo a criterios muy variados, pudiendo ser en función de: 1. 2. 3.

Mecanismo de la corrosión. Apariencia o morfología del metal corroído. Naturaleza del medio corroído.

Clasificación de la corrosión de acuerdo a su mecanismo. A)

Corrosión seca u oxidación directa. La combinación del metal con el medio se realiza por reacción directa, los átomos reaccionan químicamente con la sustancia agresiva, afectando por igual a toda la superficie metálica. Esta corrosión se produce en ausencia de una base líquida y es normal en metales expuestos a gases y vapores calientes, siendo típica la formación de película y costras de óxidos en los metales. Rx:

B)

Me + ½ O2 ------> Me O

Corrosión electroquímica o húmeda Es aquella debida a la acción de pilas electroquímicas en las que el metal sufre disolución en las regiones anódicas. El proceso no afecta por igual a toda la superficie metálica, en las regiones catódicas no hay ataque. Un metal que se corroe está formado por una zona Anódica o ánodo donde se produce la reacción de deselectronización o pérdida de electrones, un conductor electrónico que lleva los electrones liberados en el ánodo hasta la región catódica ó cátodo donde ocurre la electronización o captación de electrones y un conductor iónico que mantiene el flujo de corriente de iones. Rx en el ánodo: Es la reacción de oxidación o disolución del metal. Me ------> Me + n + n eRx en el cátodo: Es la reacción de reducción de la sustancia que se reduce, aceptora de electrones. A + n e- ------> D (Ver Figura # 3)

Clasificación de la corrosión de acuerdo a la apariencia del metal corroído. Esta clasificación es muy útil cuando se requiere evaluar los daños producidos por la corrosión, nos limitaremos a proporcionar la clasificación de las diez formas más conocidas de corrosión. a.- Corrosión uniforme, cuando el ataque se extiende en forma homogénea sobre toda la superficie metálica con un penetración media en todos los puntos. b.- Corrosión localizada, Es aquélla en la cual pequeñas zonas o áreas son afectadas constituyendo por ellos la forma más peligrosa de corrosión.


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c.- Corrosión galvánica, se produce cuando dos metales distintos se ponen en contacto y se exponen a una solución conductora de tal manera que el metal menos noble se vuelve anódico (se consume) y el más resistente es catódico. d.- Corrosión por erosión, se produce cuando la velocidad de ataque normal del material en el medio corrosivo se ve incrementado por un efecto erosivo por ejemplo un roce mecánico del fluido al metal, etc. e.- Corrosión en grieta, se presenta generalmente donde hay pequeños volúmenes estancados de solución corrosiva. f.- Corrosión por picadura (pittings), es un ataque corrosivo localizado muy intenso y resultante de pequeñas zonas anódicas en comparación de grandes zonas catódicas asociadas con las condiciones de estancamiento de las soluciones. g.- Corrosión intergranular, es otra forma de corrosión localizada que ocurre por disolución preferencial de las zonas en los límites de grano. h.- Corrosión selectiva, es un ataque que ocurre en una aleación sólida en que uno de los elementos de ella se disuelve por corrosión. i.- Corrosión por esfuerzo o bajo tensión, se presenta cuando el metal es sometido simultáneamente a la acción de medio corrosivo y tensiones mecánicas de tracción en que pueden ser aplicadas provocando fisuras intergranular en el metal. j.- Corrosión bajo fatiga, es el deterioro de un metal que se presenta a escala microscópica provocada por la acción simultánea de un medio corrosivo y la acción de un esfuerzo mecánico alternado o cíclico.

Clasificación de la corrosión de acuerdo a la naturaleza del medio. 1. Corrosión atmosférica, es la más común, resulta apreciable cuando las superficies metálicas están expuestas en la atmósfera por encima del 60% de humedad relativa, la contaminación atmosférica, gases industriales, polvos, sales, hollín, etc. aceleran la corrosión. 2. Corrosión subterránea, se efectúa cuando el metal esta expuesto a la acción del suelo. El suelo es un sistema heterogéneo tanto física como químicamente provocando diferentes comportamientos. 3. Corrosión biológica, es el ataque del metal causado por el proceso metabólico del microorganismo. Durante los procesos biológicos se forman productos que provocan la corrosión. 4. Corrosión marina (agua de mar), la salinidad del agua de mar es el que acelera el proceso de corrosión debido al contenido de cloruro de sodio que hace aumentar la conductividad iónica del electrolito. Corrosión en Estructuras de Acero Una estructura de acero sin recubrir posee las tres condiciones para que el proceso de corrosión suceda. El acero no es un metal uniforme y homogéneo, puede tener muchas zonas anódicas y catódicas en su superficie, adicionalmente, el acero conduce electricidad lo cual proporciona su propia ruta metálica entre las diversas zonas anódicas y catódicas. Cuando esta estructura de acero esta expuesta a la humedad ambiente, lluvia o rocío, el agua presente actúa como electrolito y es probable que pueda mezclarse con otros compuestos químicos presentes en la atmosfera combinándose y formando un electrolito más agresivo sobre la superficie de la misma. El agua pura es un electrolito muy pobre, si es combinado con sales químicas


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(ejemplo: cloruro de sodio en ambientes marinos; nitratos o sulfatos en refinerías), se va originando un electrolito mas eficaz conforme aumenta la concentración de los químicos disueltos. La lluvia acida es otro electrolito eficaz que se presenta en ambientes costeros industriales con mucha frecuencia o en zonas cercanas a plantas de procesamiento y refinación de minerales. En una superficie metálica puede tener muchas celdas de corrosión y muestran una oxidación uniforme en toda su superficie, pero si los ánodos y cátodos permanecen en el mismo lugar por tiempo prolongado, la corrosión es localizada y se origina la corrosión por picaduras (pittings). En una plancha de acero o estructura metálica nueva se aprecia una capa azuladanegruzca denominada “mill scale”, “calamina” o “escama de laminación”, algunas de las cuales son mas duras que el metal base. Esta película es catódica con relación al metal base y en presencia de humedad, se inicia la oxidación del metal base originando el desprendimiento de la misma en forma continuada, siendo la razón por la que es importante remover esta película del acero antes de aplicar cualquier recubrimiento.

Figura # 4 Mill Scale en superficie de Acero Nuevo

Efectos de los Factores Ambientales La alta humedad relativa, la humedad o el agua dulce o salada estancada originan la corrosión a través de estos electrolitos. El acero es muy susceptible a la corrosión cuando se encuentra sumergido en agua o enterrado y esto es debido a que los ambientes húmedos proporcionan velocidades más altas de corrosión que los ambientes secos. La velocidad de corrosión puede disminuir usando equipos deshumidificadores del aire, por ejemplo, en un espacio confinado como el tanque de lastre de un buque o al


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interior de un tanque de almacenamiento. El oxígeno también incrementa la velocidad de corrosión, a mayor cantidad de oxígeno la velocidad es mayor y viceversa. En superficies enterradas o sumergidas, el electrolito en contacto podría contener mayor cantidad de oxígeno, siendo catódica en relación con la superficie restante. Se forma una celda de concentración de oxígeno que origina una corrosión rápida. Las sales químicas, tales como: cloruros, sulfatos y nitratos, aumentan la velocidad de corrosión incrementando la eficacia del electrolito. La temperatura es otro factor que afecta la velocidad de corrosión; a temperaturas bajas la velocidad de corrosión disminuye y a temperaturas altas, la velocidad tiende a incrementarse. Los agentes químicos y los gases como el sulfuro de hidrogeno pueden reaccionar con la humedad en el aire o en una superficie y forma una solución acida o alcalina, que ocasiona que la velocidad de corrosión aumente.

Ambientes y la Corrosión Existen varios ambientes comunes que han sido reconocidos por las diversas instituciones de protección anticorrosiva, entre ellos: Químico/ Marino, es el ambiente más severo que origina una oxidación rápida y se debe a que las sales y contaminantes químicos estimulan la velocidad de corrosión. La humedad y el agua salada también aceleran este proceso (ejemplo: plataforma marina petroleras y embarcaciones). Químico/ Alta humedad, es un ambiente altamente corrosivo debido a los gases, los químicos y la alta humedad, los cuales aceleran la corrosión (ejemplo: refinería de petróleo costera, refinerías mineras, fundiciones, etc.). Marino/ Alta humedad, este ambiente presenta un electrolito eficaz debido a la presencia de humedad y partículas de sal (ejemplo: zona de salpicaduras o splash en estructuras y embarcaciones marinas). La zona de splash está definida como el nivel medio de la marea hasta 3.6 metros sobre la marea alta. Químico/ Humedad baja, la humedad baja crea un escenario menos corrosivo que la humedad alta, sin embargo, los gases y químicos fomentan la corrosión. Rural/ Humedad baja, es el ambiente menos corrosivo de todos los anteriores debido a que el aire no contiene contaminantes y la presencia de humedad está por debajo del 50%. Las zonas rurales en nuestro país son aquellas por encima de los 1000 m.s.n.m.

Métodos de Controlar la Corrosión Los métodos de control de corrosión pueden ser clasificados de la siguiente manera: - Consideración de Diseño.


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- Selección de Materiales: - Metales Resistentes. - No Metálicos. - Agentes Inhibidores. - Revestimientos Protectores: - Metálicos (Metalizado con Zinc, Aluminio o Cromo) - Orgánicos e Inorgánicos (pinturas, véase capitulo III). - Alteración del Medio Ambiente. - Protección catódica: - Por corriente impresa. - Por ánodos de sacrificio (galvanica).

Consideraciones de Diseño Se debe considerar dos factores en el momento de diseñar un elemento:  Evitar la acumulación de humedad o agua, sales químicas y suciedad, y  Permitir el acceso para las operaciones de pintado y mantenimiento.

Selección de Materiales El método esta basado en la protección contra la corrosión de los metales o no metales mediante una apropiada selección de materiales en las que se evaluarán:  Propiedades mecánicas. (Resistencia mecánica en función de la temperatura, tenacidad a baja temperatura, resistencia al choque térmico etc.) .  Efectos del medio (Resistencia a la corrosión, contaminación de los productos etc.)  Fabricabilidad (facilidad en su fabricación y montaje).  Mantenibilidad (facilidad del mantenimiento) Se utiliza con mucha frecuencia la serie galvánica para seleccionar materiales más resistentes al medio donde trabajaran y sus aleaciones. El comportamiento de un material metálico o no metálico en un medio dado, depende en gran medida de su composición química y de su estructura interna. La incorporación de elementos aleantes en un metal base, puede variar completamente las posibilidades de su uso frente a determinados medios y circunstancias. Por ejemplo, cuando se pasa de la composición del acero corriente a la del acero inoxidable con la adición de Cr y Ni, cuando con la adición de Mo se elude la corrosión por picaduras del acero inoxidable en agua de mar, o cuando agregan pequeñas cantidades de As, Sb ó P al latón alfa para que no se produzca el ataque por deszincificación. La serie galvánica de los metales en agua de mar a 25°C es la siguiente:       

Magnesio Zinc Aluminio Acero Hierro fundido Cobre Acero Inoxidable


← Mas activo (anódico)

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  

Plata Oro Platino


← Menos activo (catódico)

Agentes Inhibidores Es una sustancia que al agregarse a un ambiente, disminuye la velocidad de corrosión en ese ambiente debido a que se reduce la cantidad de oxígeno y/o utilizan agentes que reducen la velocidad de corrosión y se usan con mucha frecuencia en la producción de petróleo, torres de enfriamiento, calderas, marmitas de vapor, intercambiadores de calor, etc.

Alteración del medio, Método de prevención utilizado para la protección de piezas y equipos de pequeñas dimensiones mediante la utilización de agentes desecantes o deshumidificadores como gel de sílice. Ejemplos: artículos empaquetados, de esta manera son ciertos equipos e instrumentos electrónicos, eléctricos, ópticos, armas, así como gran variedad de piezas de repuesto. La impermeabilidad de las paredes del paquete y el perfecto cierre aseguraran una larga duración

Recubrimientos Protectores Su fundamento consiste en aislar el metal del medio agresivo, interponiendo algún tipo de barrera entre ambos. Las posibilidades son numerosas y sobre ellas trataremos en el próximo capítulo. Por lo pronto indicaremos que la protección del metal se puede basar en la utilización de los siguientes métodos de protección:  Recubrimientos por conversión (fosfatado, cromado, pavonado, anodizado).  Recubrimientos metálicos (recubrimientos electrolíticos, por inmersión en Baño de metal fundido y por metalización).  Recubrimientos Orgánicos (Pinturas y/o Recubrimientos, resinas, lacas, revestimientos plásticos cauchos). Teoría de la Protección Catódica Es un método de protección, de naturaleza puramente electroquímica; que consiste en suministrar electrones a la estructura que se va a proteger, para transformar toda la superficie del metal en un cátodo; donde se llevaran a cabo las reacciones de reducción manteniendo el metal sin deterioro. Existen dos procedimientos de aplicación de protección catódica cada uno con sus ventajas y limitaciones; la elección; de cualquiera de los procedimientos se efectuarán tomando en consideración la evaluación de los siguientes factores: costos de instalación y mantenimiento, vida útil del sistema, dimensiones de la estructura, estado de la superficie (nueva, en servicio, revestidas etc.), características del medio y otras facilidades.


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La protección catódica se basa en el principio de la pila voltaica de Daniels para contrarrestar la corrosión, por lo que es muy importante entender su principio y la forma de disminuir o eliminar el flujo de electrones. Generalmente, se utiliza este método de control de corrosión en estructuras sumergidas en agua dulce o salada y en superficies enterradas y/o donde se exija un largo tiempo de vida útil de la estructura. Existen dos tipos de proteger una estructura sumergida o enterrada utilizando el principio de protección catódica, estos son:  

Sistema Galvanico mediante Ánodo de Sacrificio, y Sistema por Corriente Impresa

La protección catódica mediante ánodo de sacrificio utiliza el mismo principio que la Corrosión Galvanica explicada anteriormente, es decir, se coloca un Ánodo (metal que se desgastara para proteger al cátodo o metal menos activo) en contacto intimo con el Cátodo (estructura o superficie que se desea preservar) con la finalidad de proporcionar un flujo de electrones que originaran una corriente continua la cual dará lugar a la protección del cátodo, tal como se muestra en la figura # 2 de la pagina 13. En el primer sistema se colocan metales auxiliares conectados a la estructura para que sirvan como ánodos de sacrificio, tales como el zinc, magnesio o aluminio. Para que el sistema funcione correctamente se requiere de los siguientes elementos:  Ánodos de sacrificio.  Un conductor que este en contacto intimo entre el ánodo y el casco, puede ser pernos o un cordón de soldadura.  Que la conexión sea segura y que ofrezcan minima resistencia al flujo de electrones entre el ánodo y la estructura y viceversa.

En el segundo sistema, por intermedio de una fuente de energía se suministra electrones a un ánodo ó difusor de corriente; y este a su vez los cede al metal que se va a proteger. Este sistema al igual que el descrito anteriormente, utiliza la energía eléctrica para invertir el proceso de corrosión, pero ya no a través de un ánodo que se sacrificará para proteger la estructura, en este sistema la energía necesaria para invertir el proceso de corrosión lo proveerá una fuente de corriente rectificada. La corriente se distribuirá en el medio (electrolito) a través de dos ánodos conectados al rectificador. En este caso la estructura se pone en contacto con el borne negativo de una fuente externa de corriente continua, normalmente un rectificador que toma corriente alterna. Los ánodos auxiliares son utilizados básicamente como dispersores de corriente y son: chatarra de hierro, ferro silicio, grafito, etc., En la industria marina generalmente se utiliza el primer sistema en embarcaciones pesqueras, la protección del casco mediante ánodos de sacrificio, y en las embarcaciones de alto bordo se utiliza el segundo sistema o una combinación de los dos sistemas. Las áreas más importantes de una embarcación pesquera son la Obra Viva (parte del casco que está sumergida en el agua de mar y que viene a ser la zona más critica) y la Obra Muerta (parte superior de la embarcación). Básicamente, la Obra Viva de la embarcación necesita dos tipos de protección: a) Protección ANTICORROSIVA, y b) Protección ANTINCRUSTANTE.


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Indudablemente, la correcta selección del sistema de recubrimientos protectores y él numero, peso y posición de los ánodos de sacrificio permitirán prolongar la vida útil de la embarcación. En ese aspecto, tiene una relevancia fundamental la clase y calidad de productos utilizados; tanto de los recubrimientos como de los ánodos de zinc; pues los efectos perniciosos que tienen los materiales de inferior calidad se conocerán solo después de producido el daño, cuando se deban cambiar planchas o haya que resanar cordones de soldadura, aumentando los costos de mantenimiento de la misma. Como dice un viejo adagio: “lo que se ahorra en recubrimientos y ánodos de sacrificio, se gasta con creces en acero”.


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Capítulo III Teoría de los Recubrimientos


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Teoría de los Revestimientos Protectores. Definición de los Revestimientos Protectores. Se define como revestimiento protector a aquel material fluido que al ser aplicado sobre una superficie forma una capa o película continua que aísla el substrato y lo protege de los agentes que lo rodean prolongando la vida útil de la superficie revestida. Hoy en día es muy común llamarle pintura a los revestimientos protectores debido a que el avance de la tecnología nos ha permitido obtener revestimientos protectores que también tienen un efecto decorativo (brillo, color y buena apariencia). La designación D-1684 de la norma ASTM (American Standard of testing Materials) define a la pintura como una composición líquida pigmentada que se convierte en una película sólida y opaca después de su aplicación en capa delgada. Cuando la pintura es aplicada en la superficie, la parte volátil de la pintura se evapora dejando solamente el pigmento y la resina que forma parte de la película final que protege al substrato. Esto es normalmente referido como la porción sólida o no volátil de la pintura. Los componentes básicos de un revestimiento protector (Véase figura # 5) o pintura son los siguientes: Resina o Binder.- Es el componente principal de toda pintura y es la que determina las propiedades de la misma, el tipo de recubrimiento y su clasificación. La resina es el aglutinante responsable de adherirse a la superficie y de formar la película que contendrá a los pigmentos, asimismo es la que determina la duración y resistencia de la pintura. Pigmento.- Es un polvo fino insoluble en agua y que da resistencia al medio ambiente, confiere color, brinda opacidad y/o brillo, incrementa la adherencia de la película, reduce la permeabilidad a la humedad e inhibe el proceso corrosivo. Pueden ser agentes reforzante como la sílice, cuarzo, mica, etc.; inertes, agentes tixotropicos, pigmentos que filtran los rayos ultravioletas, inhibidores de la corrosión, y otros aditivos necesarios para una propiedad específica de la pintura o el recubrimiento. Clasificación de los pigmentos A) DE COLOR (orgánicos e inorgánicos) ORGÁNICOS - Rojo toluidina - Amarillo Hansa - Azul phita locianino INORGÁNICOS - Oxido de Fierro. - Azul de Prusia. - Azul milori. - Pigmentos de Cromo. B) INERTES (extendedores) - Tiza - Talco - Caolín - Silica


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C) PIGMENTOS ANTICORROSIVOS - Cromato de zinc - Sulfato básico de plomo - Oxido de hierro rojo Solvente.- Es el componente transitorio de la pintura, pues sirve solo para dispersar la resina, los pigmentos y los aditivos además de facilitar su aplicación, posterior a la aplicación se evapora y no forma parte de la película, sin embargo de el dependen las siguientes propiedades: Calidad del acabado, apariencia, facilidad de aplicación y su estabilidad al almacenaje (vida en el tarro o shelf- life).

FIGURA # 5 Asimismo, a las pinturas se les adiciona algunos aditivos con la finalidad de mejorar sus características. Los aditivos son sustancias químicas que mejoran una cualidad específica de la resina, como por ejemplo: Fungicidas.- Evitan la formación de mohos y microorganismos. Reológicos.- Mantienen la viscosidad de la pintura. Catalizadores.- Aceleran el endurecimiento de la resina. Inhibidores.- Dan mayor estabilidad (pot - life).

Clasificación de los Recubrimientos Por el campo de aplicación Doméstica Automotrices Acabados horneables Mantenimiento industrial Mantenimiento marino Acabado para madera Por el tipo de resina Oleoresinosas y Alquidicas Epóxicas


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-


- Amina - Poliamida - Coaltar - Fenolica - Fenalkaminas - Ester Vinilicas Poliuretanos Poliésteres Acrílicas Caucho clorado

Por el tipo de solvente A Base de agua A base de solventes no acuoso

Proceso de Curado El inspector de pinturas debe estar familiarizado con el tipo de curado de la pintura con el que se está trabajando, conocer el tiempo correcto de curado y verificar con la información técnica de cada producto. Una pintura debe estar adecuadamente curado antes de su capa superior y antes de que entre en servicio el equipo pintado. Fallas prematuras de la pintura aplicada ocurriría si la capa superior cura antes de las capas intermedias o del imprimante, podría ampollarse a causa del solvente atrapado, resultando en un levantamiento de la película de pintura. Muchas pinturas como el Coaltar, los Epoxicos tienen un tiempo máximo de repintado. Si la pintura cura más allá del tiempo requerido para aplicar las capas posteriores, las capas superficiales no podrían adherirse apropiadamente.

Principales Procesos de Curado Por oxidación en el aire Las pinturas que curan por oxidación o secado al aire, dependen de la penetración del oxígeno después que el solvente ha evaporado. Hay un límite del espesor de película que puede ser alcanzado con este tipo de película, generalmente son de bajo espesor. Si se aplican a espesores altos, el solvente se evaporaría de la superficie, el oxígeno curaría la capa superficial de la pintura, y el solvente tendría dificultad en evaporarse de las capas inferiores. Al mismo tiempo, el oxígeno tendría dificultad de penetrar al resto de la película de pintura y la pintura no curaría adecuadamente. Evaporación del solvente La mayoría de las pinturas, el solvente se evapora antes de curar, como las pinturas de caucho clorado donde el solvente se evapora antes de curar dejando una película de resina y pigmentos sobre la superficie pintada. Generalmente son de secado rápido.


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Por reacción química Las pinturas que curan por la adición de un catalizador o endurecedor, son generalmente envasadas en dos o más contenedores de pintura. Cada contenedor tiene cantidad de materia cuidadosamente medida siendo esas proporciones muy críticas y por esa razón se recomienda usar las unidades completa de estas pinturas. Una vez que esos componentes son mezclados la pintura tiene un POT LIFE o vida útil de la pintura preparada, el material no debe ser usado después que su pot life ha expirado, ni mezclado con material recién preparado. Curado por calor Estas pinturas requieren de temperatura para obtener una máxima estabilidad y durabilidad; así por ejemplo tenemos las pinturas alquidicas horneables, siliconas para altas temperaturas, etc.

Mecanismos de Protección Existen tres mecanismos de protección de los revestimientos protectores, los cuales son los responsables de proteger los substratos metálicos contra la corrosión, ellos son: Inhibición. Efecto Barrera. Acción de Sacrificio. A continuación explicaremos la manera de actuar de cada uno de los mecanismos de protección: I)

Inhibición.Este mecanismo de protección esta ejercido por los pigmentos Inhibidores, los cuales tienen la propiedad de detener (inhibir) las reacciones anódicas y catódicas del metal. Los pigmentos inhibidores se diferencian unos de otros según el tipo de mecanismo mediante el cual llevan a cabo su acción anticorrosiva. Sobre la base de este mecanismo podemos diferenciar a los pigmentos Inhibidores de la siguiente forma: Pigmentos Inhibidores de Naturaleza Alcalina.- Tienen un efecto retardante sobre la reacción catódica evitando la reducción de oxigeno. Además tales pigmentos neutralizan la acidez libre que se produce en las pinturas sintéticas (oleoresinosos) evitando la aceleración de la corrosión por la presencia de ácidos grasos libres. La formación de los jabones en esta reacción presenta propiedades repelentes al agua que hacen disminuir la permeabilidad del agua por el recubrimiento. Entre estos pigmentos podemos mencionar: El minio de Plomo (azarcón, Pb3O4) y el subóxido de Plomo (Pb2O). Ambos son de color naranja. Pigmentos de Acción Oxidante.- Ejercida por pigmentos que pueden oxidar los iones ferrosos (Fe++) a férricos (Fe+++), dando lugar a productos insolubles de fierro que forman una película protectora firmemente adherida a la superficie del metal, bloqueando posteriormente la reacción anodica. Los pigmentos más usados son: Cromato de Zinc (Cr O4Zn), etc.


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Pigmentos de Acción Pasivante.- Son pigmentos que suministran iones que reaccionan con el metal y reducen la tendencia de este a la corrosión. Se tienen por ejemplo al Fosfato de Zinc, Tetracromato de Zinc, Oxido de Fierro, Oxido de Zinc, entre otros. Las pinturas con estos pigmentos se adhieren perfectamente a la superficie metálica ya que reaccionan con ella y el mismo metal viene a formar parte de la capa de pintura. La tendencia actual es a no usar pigmentos que afecten el medio ambiente; por lo que se evita el uso de pigmentos que contengan partículas de plomo y cromo, las cuales se usan generalmente en pinturas alquídicas, acrílicas y vinílicas. II)

Efecto Barrera.Es el efecto mediante el cual el revestimiento orgánico forma una barrera aislante entre el metal y el medio ambiente, reduciendo el acceso del oxigeno y humedad a la superficie metálica (véase figura # 6). La baja permeabilidad, cero para condiciones practicas, de estos revestimientos impiden que él oxigeno y la humedad lleguen al metal base. Cabe resaltar que todas las películas orgánicas son permeables en mayor o menor grado al oxigeno y al agua, elementos fundamentales para el progreso de la corrosión metálica. Sin embargo una correcta selección de la resina y pigmentos de la pintura en conjunto con una correcta edificación del espesor del recubrimiento mediante capas sucesivas pueden dar lugar a muy bajas velocidades de transmisión de humedad.

O2

Sal

H2O

FIGURA # 6 Efecto Barrera de Película de Pintura

III) Acción de Sacrificio.Al hablar de corrosión se mencionó que aquellos metales activos tenían más tendencia a interaccionar con otros metales de su entorno. El zinc es un metal que interacciona con el medio preferentemente a la superficie metálica de acero y por consiguiente, se sacrifica corroyéndose antes que ella; esto es, el zinc actúa como ánodo de sacrificio en beneficio del soporte metálico que actúa como cátodo. Los pigmentos metálicos a base de polvo de zinc se sacrifican ya que tienen un menor potencial de reducción (ósea mayor tendencia a la oxidación) que el fierro o el acero, brindándoles una protección catódica o electroquímica.


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Estas pinturas deben contener una concentración de pigmentos que sea lo suficientemente alta como para establecer un contacto eléctrico entre las partículas del pigmento y el fierro, concentraciones mayores a 85% son las adecuadas. Hoy en día se admite que al principio estas pinturas actúan de forma galvánica por sacrificio del zinc expuesto durante un tiempo muy corto, posteriormente los productos de corrosión insolubles en la película seca actúan como una capa impermeable al paso de la humedad, eliminando la corrosión posterior. Es decir, en principio el zinc actúa por el efecto de protección catódica y posteriormente por el efecto de capa barrera.

Sistemas de Pinturas. Por lo general, para la protección anticorrosiva no se emplea una única pintura, sino una serie o más de ellas, cada una con distinta misión que al ser aplicadas constituyen un Sistema de Pinturas. Así pues, en cualquier Sistema de Pinturas cada componente cumple un determinado rol en el funcionamiento del esquema y sin cualquiera de ellos el sistema es menos efectivo, a excepción de aquellos donde una misma pintura actúa como base y acabado y en este tipo de pinturas la formulación ha cubierto el efecto de la ausencia de una de las pinturas del esquema normal. Un Sistema de Pinturas (Véase Figura # 7), generalmente está constituido por: Una capa Base (Imprimante, Primer o Anticorrosivo). Una capa Intermedia (Midcoat). Una capa de Acabado (Topcoat).

FIGURA # 7 A continuación pasaremos a definir los tres componentes básicos de un sistema de Pinturas: 1.

Base, Imprímante.- Llamada también Primer o Anticorrosivo; es la primera capa que se aplica a la superficie con los siguientes propósitos: Proporcionar adhesión a la superficie.


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Frenar la corrosión (cuando contienen pigmentos inhibidores). Sacrificarse en lugar de ella (cuando contiene polvo de zinc que actúa como ánodo de sacrificio). 2.

Capa Intermedia.- Es la capa posterior al imprímante cuya finalidad es: Proporcionar espesor adicional. Mejorar la adhesión entre el imprimante y la capa final. Aumentar la resistencia química a la protección. Aumentar la homogeneidad de la película (menor cantidad de poros en la película, llamados también pinholes).

3.

Capa Final o Acabado.- Es la capa final del sistema y la cual proporciona lo siguientes beneficios: Aumenta la resistencia química del sistema. Provee resistencia a la intemperie. Brinda resistencia a la abrasión y al desgaste. Proporcionan color. Confiere brillo. Mejoran la apariencia.

Existen además, sistemas en los que se suprime una de estas capas por estar contenidas en la siguiente, como es el caso de los sistemas "Autoimprimantes", los cuales protegen por el mecanismo barrera únicamente.

Sistemas de Pintado En la actualidad, en el diseño de un requerimiento anticorrosivo orgánico más que hablar del sistema de pintura se está hablando de sistema de pintado donde interviene no solo la especificación del tipo de pintura utilizada sino el espesor, número de capas, preparación de la superficie metálica, modo, condiciones y métodos de aplicación del recubrimiento, etc. SISTEMA DE PINTADO, está conformado por: A. Preparación de superficie B. Sistema de pintura - Anticorrosivo - Acabado C. Método de aplicación D. Número de capas E. Espesor de película del sistema F. Especificación de los tiempos de secado LA SELECCIÓN DE UN SISTEMA DE PINTADO, se debe tener en cuenta: - La influencia del medio ambiente, si es un ambiente severo con exposición a productos químicos, en inmersión, o variaciones extremas de temperatura o ambientes moderados. - El estado superficial del acero o el grado de corrosión encontrado según las normas SSPC- Guide to Vis 1, SSPC-Guide to Vis 2. Grado A: Mill scale adherido Grado B: Mill scale oxidado Grado C: superficie con oxido Grado D: oxidación total - El tratamiento que se le puede dar al acero o grado de preparación de superficie.


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- El tipo de pintura a usar. - Aspecto final deseado.

Tipos de Recubrimientos Las características principales de los tipos de pinturas antes mencionados son los siguientes: 1.

Pinturas Alquídicas o Convencionales. Son dispersiones de los pigmentos en un aceite secante o un derivado de este polimerizado y diluidas por un solvente alifático, hasta una viscosidad tal que permita su aplicación. Luego de aplicadas, el solvente se evapora para permitir la formación de una película continua, blanda y elástica que con el transcurrir del tiempo se torna mas dura gracias a su oxidación con el medio ambiente. Son de gran demanda para ambientes urbanos de climas secos, en la industria metal- mecánica, automotriz y en la línea de electrodomésticos. Ventajas: Económicas. Amplia gama de colores. Secan rápido aun en condiciones húmedas. Un solo componente. Fácil aplicación. Buena adhesión. Regular durabilidad. Regular resistencia a la humedad y a la exposición directa e intermitente al agua (lluvia, condensaciones, etc.). Desventajas: Poca resistencia a los agentes químicos. Poca resistencia a los solventes. Limitado Espesor de película seca. Saponifica en presencia de alcalinidad. Insuficiente resistencia al agua para utilizarse en inmersión.

2.

Pinturas Epóxicas. La introducción al mercado de resinas Epóxicas catalizadas trajo consigo la comercialización de pinturas Epoxicas de dos y tres componentes. Se componen básicamente de: Resina y Catalizador. Estos recubrimientos muestran propiedades superiores a los recubrimientos convencionales en ambientes altamente corrosivos. La presencia de muchos reactivos en el polímero epóxico aporta la propiedad adicional de entrelazarla con otros compuestos que le confieren propiedades adicionales; así por ejemplo: Epoxi - Aminas Las epoxi - aminas son catalizadas o endurecidas por una amina, formando una pintura dura y resistente a la abrasión. Tiene excelente resistencia a los ácidos, álcalis y a los solventes.


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Pueden ser aplicados en superficie con limpieza manual. Durante la aplicación son sensible a la humedad (pueden presentar exudación de aminas a alta humedad relativa), tiene tendencia a decolorarse y tizarse en contacto directo a la luz solar. Epoxi - Poliamida Las epoxi - poliamidas son catalizadas con un agente poliamida y no tienen la resistencia a los álcalis, ácidos y solventes como las aminas. Las poliamidas tienen gran flexibilidad y proveen gran resistencia al agua dulce y agua salada. Tienen tendencia a decolorarse y tizarse en contacto directo a los rayos solares más rápidamente que los epoxi -aminas. Epoxi - Coaltar Las resinas epoxi - aminas o poliamidas son modificadas con Pitch Coaltar (alquitrán de hulla) y produce una película de alto espesor con buena resistencia química y a la humedad. La resistencia a los ácidos es mejorada con respecto a los epóxicos normales. Tienen tendencia a delaminar entre capas o debajo de los resanes efectuados por lo que se debe tener cuidado durante su aplicación. Son generalmente de color negro o marrón y su uso está siendo limitado por su alto riesgo cancerígeno del Alquitrán de hulla y el Benceno contenido en su formulación. Epoxi – Fenólicos o Novolacas Las pinturas epoxi fenólicas son combinación de las resinas fenólicas con las epóxicas. Estos recubrimientos son muy duros, tienen alta resistencia química y a la abrasión, y se emplean en superficies con prolongada exposición de acidos y álcalis. También son empleadas para revestir internamente los tanques, estructuras de plantas de lixiviación, procesamiento de mineral y en plantas nucleares. Estos productos cambian de color drásticamente cuando son expuestos a los rayos UV y/o agentes quimicos. Epoxi - Ester Son combinación de una resina epóxica y un aceite secante. Estas pinturas curan por combinación de evaporación de solvente y oxidación. No requiere el uso de un catalizador o endurecedor. La resistencia química es mejor en los álcalis pero aún es pobre. Se puede aplicar sobre superficie con poca preparación. No se puede aplicar a bajas temperaturas. Epoxi – Fenalkaminas Las pinturas epoxi fenalkaminas son combinación de las resinas fenólicas y amínicas con las epóxicas. Estos recubrimientos son duros, tienen alta resistencia química y a la abrasión, y se emplean en superficies con prolongada exposición de acidos y álcalis, inmersión en agua dulce o salada, superficies enterradas, etc. También son empleadas para revestir internamente los tanques, estructuras de plantas de lixiviación, procesamiento de mineral, cascos de embarcaciones, etc. Estos productos cambian de color drásticamente cuando son expuestos a los rayos UV y/o agentes quimicos.


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En general, las principales ventajas y desventajas de las pinturas Epóxicas son: Ventajas: Excelente resistencia a los productos químicos. Películas muy duras y resistentes. Excelente resistencia a la abrasión. Excelente resistencia al agua salada (especialmente las modificadas con alquitrán mineral, también llamadas bituminosas o del tipo Coal-tar). Alto espesor de película seca. Formulaciones exentas de solventes. Fácil aplicación. Desventajas: Dos o tres componentes. Repintado critico, intervalos muy cortos de repintado. Corta vida en el recipiente después de catalizado (pot- life). Disolventes fuertes que necesitan buena ventilación. Ablandadas por ácidos fuertes. Se tizan y cambian de color fácilmente. 3.

Pinturas a Base de Uretano También llamadas Poliuretanos. Los plásticos a base de isocianatos usados en otras industrias fueron aceptados por la industria de las pinturas gracias a su buen acabado y retención de brillo. Su brillo y resistencia es tal, que su uso como capa final protectora de los recubrimientos epóxicos se ha extendido de tal forma que es muy común su empleo en el pintado de superestructuras de embarcaciones pesqueras y en pisos de concreto. Ventajas: Excelente resistencia a los productos químicos. Excelente brillo y retención del color. Excelente resistencia a los solventes. Excelente dureza. Buena resistencia al agua. Desventajas: Dos componentes. Usan disolventes fuertes que necesitan buena ventilación. Corta vida en el recipiente luego de mezcladas. Bajo poder cubritivo. No recomendable para servicio de inmersión.

4.

Pinturas de Caucho Clorado. La resina proveniente del tratamiento del caucho con gas de cloro, se usa para aplicaciones muy definidas en las que se requiera rápido secado, resistencia a la humedad, resistencia a la alcalinidad, resistencia a la formación de hongos, propiedades de retardación de fuego. Su empleo actual no es muy popular debido a la contaminación ambiental que ocasiona la fabricación del caucho clorado; sin embargo aun mantiene presencia en los mercados de: protección naval, antincrustantes y pinturas de fondo.


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Ventajas: Buena resistencia a los agentes químicos. Buena resistencia al agua (películas totales mayores a 8 mils). Excelente adhesión entre capas. Un solo componente. Fácil aplicación por pulverización. Seca a temperaturas bajas. Desventajas: Bajo porcentaje de sólidos por volumen. Ablanda con el calor (termoplásticos). Pobre resistencia a los solventes. Disuelven otros tipos de pinturas. 5.

Pinturas Vinílicas. Las resinas vinílicas polimerizadas, previamente a su empleo como aglutinantes en la fabricación de pinturas, hacen su aparición durante la segunda guerra mundial; su rápido secado y repintado permitía reparar buques averiados en más corto tiempo. La resina, ya polimerizada, no requiere de oxigeno ambiental ni de la adición de un catalizador para la formación de película protectora. Actualmente los antiincrustante vinílicos gozan de gran demanda en la industria marina. Ventajas: Un solo componente. Película tenaz y resistente pese a ser delgadas. Buena adherencia entre capas. Excelente resistencia a los álcalis y ácidos. Secado rápido. Buena resistencia al agua dulce y/o salada: puede ser usada en inmersión modificada con alquitrán mineral. Desventajas: Aplicación solo por pulverización. Por ser resinas polimerizadas solo se fabrican pinturas de bajo contenido de sólidos. Requiere de cuidadosa preparación de superficie. Secado muy rápido, dando películas rugosas y no igualadas. Resistencia limitada a solventes: Disolventes aromáticos, alcoholes y esteres la disuelven después de prolongada exposición. Utilizan disolventes muy fuertes que pueden disolver capas anteriores. Muy termoplásticas; se reblandecen a temperaturas mayores a 60 °C.

6.

Pinturas Acrílicas. Las acrílicas tienen excelente retención del color y el brillo para aplicaciones al aire libre y son frecuentemente combinados con otras resinas por estas propiedades. Son ideal para uso en áreas de vapores químicos, pero no recomendables para interior de tanques. Son algo inferior en resistencia química que las pinturas vinilicas o de caucho clorado. Ellos curan por evaporación del solvente. Son frecuentemente usados como capa superior además de su resistencia química por su retención del color y brillo.


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7.


Pinturas Ricas en Zinc (Zinc Rich) El zinc metálico es usado como pigmento en las pinturas inorgánicas (a base del etil silicato) y pinturas orgánicas (epóxicas). Pueden ser de uno, dos o tres componentes. El producto final en todos los casos es el zinc metálico en suspensión. La resistencia a los álcalis o ácidos es pobre pero la resistencia a los solventes; a las sales y la humedad es buena. La preparación de superficie requerida es el chorreado con abrasivo al metal casi blanco en todos los casos.

Sistemas de Protección en Cascos de Embarcaciones. La pintura es uno de los métodos más antiguos y económicos que se utiliza hasta la fecha para controlar la corrosión en embarcaciones. Sin embargo, el mecanismo de la acción protectora solo se ha empezado a comprender relativamente en los últimos años. Vimos anteriormente que el proceso de la corrosión supone el flujo de corriente a través de un ambiente acuoso, de un ánodo a un cátodo. Al pintar el acero, interponemos un medio de baja conductividad que reduce drásticamente el flujo de la corriente, además, incorporando pigmentos en ciertos tipos de pinturas podemos aumentar aún más la protección. Los cascos de las embarcaciones requieren de dos tipos de protección, esto es, la protección anticorrosiva y la protección anti incrustante. La protección anticorrosiva debe mirarse en forma independiente de la protección anti incrustante, de modo que cuando la embarcación suba a dique para reponer la ultima capa, la primera siga prestando servicio. Como regla practica y económica, debe procurarse que el tiempo calculado para la protección anti incrustante sea un múltiplo de la protección anticorrosiva, programando por ejemplo, un repintado total del casco mediante una limpieza con abrasivos al metal blanco cada cuatro o cinco carenas bianuales. Asimismo, toda pintura tiene una micro porosidad estructural que será la causante que al final los iones del agua de mar lleguen al acero, pero mientras mejor es la calidad de la pintura, menor es la micro porosidad estructural y consiguientemente, mayor será el tiempo que demoraran los iones en traspasarla. La práctica de aplicar productos de baja calidad a los mismos espesores recomendados no solamente permitirá la destrucción del acero y de los cordones de soldadura por corrosión galvánica, sino que no debe olvidarse que las pinturas anticorrosivas deben actuar como aislantes entre la pintura anti incrustante y el acero, de manera de protegerlos de los iones de cobre los cuales podrían acelerar el proceso de la corrosión si las capas anteriores no cumplen su objetivo. En los cascos de las embarcaciones se utiliza generalmente sistemas de pinturas de 3 capas en la obra muerta y 4 o 5 capas en la obra viva. La primera capa del casco generalmente es un recubrimiento que protege por acción de sacrificio (pinturas ricas en zinc, normalmente del tipo orgánico) o inhibición (anticorrosivos a base de oxido de hierro, cromato de zinc o una mezcla de ambos). Las dos capas siguientes; en este caso las capas intermedias; se utiliza pinturas epóxicas de alto sólidos, epóxicas multipropósito y en algunos las epóxicas Coaltar.


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Sistemas Para Embarcaciones Pesqueras. Tipo de Pintura

Obra Viva

EPS mils

Obra Muerta

EPS mils

Anticorrosivos

Zinc rich epoxi, Cromato Zinc rich epoxi, 2.0 de zinc epoxi 2.0 a Cromato de zinc a u Oxido de fierro epoxico. 4.0 epoxi u Oxido de 4.0 Se aplica Una capa. fierro epoxico.

Intermedios

Coaltar epoxi, Coaltar epoxi, Alquitrán 4.0 a Alquitrán epoxi, epoxi, Epoxi poliamida 5.0 Epoxi poliamida multipropósito. por multipropósito. Dos capas. capa. Dos capas.

Antincrustantes

Auto pulible (Self polishing) libre de órgano estaño con oxido de cobre. Auto erosionables libre de estaño y con oxido de cobre. Caucho Clorado a base de oxido de cobre. Vinilicos a base de oxido de cobre. Dos capas.

2.0 a 5.0 No se aplica. por capa

EPS Total Mínimo

14.0

4.0 a 5.0 por cap a

10.0

Teoría de Pinturas Anti incrustantes. La función principal de una pintura anti incrustante es el de mantener la obra viva de la embarcación libre de impregnaciones orgánicas durante el mayor tiempo posible, originando de esta forma que la resistencia al rozamiento superficial sea mínima y que el consumo de combustible este dentro de lo previsto. El esfuerzo propulsor del motor de la embarcación tiene que superar dos tipos de resistencia:  Resistencia Hidrodinámica, que depende básicamente por el diseño de la embarcación, y  Fricción Superficial. El fabricante de pinturas no tiene ningún control sobre el diseño de la embarcación, pero si con la fricción superficial, la cual está asociada con el flujo viscoso del agua sobre la superficie y que puede verse afectada por los organismos incrustantes que abundan en el mar. Las pinturas anti incrustantes, adecuadamente formuladas, pueden mantener la fricción superficial al mínimo, esto es, manteniendo el casco libre de incrustaciones y una superficie lisa que ofrezca menor resistencia a la fricción. Esto no puede reducirse más abajo de un cierto valor ya que depende generalmente de la velocidad de la embarcación, la temperatura y su forma geométrica. Ese valor está


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contemplado en el diseño hidrodinámico para esa embarcación, a esa velocidad y a esa temperatura siendo la superficie lisa el factor principal. En la práctica, aunque la corrosión contribuye, en algunos casos bastante al aumento de la fricción superficial, la formación de incrustaciones es la principal responsable de la falta de eficiencia en la propulsión de la embarcación. Se ha estimado que un aumento diario entre 0.25 – 0.5 % en la fricción superficial puede ser resultado de incrustaciones y esto podría aumentar la resistencia total de la embarcación en 50% aproximadamente en un año. Si bien estos valores no pueden calcularse con precisión debido a que una embarcación cambia de itinerario constantemente y la cantidad de incrustaciones que se adhieren al casco depende de las regiones por donde navega, estas cifras nos dan una idea de la magnitud del problema. Organismos que Producen Incrustaciones La formación de incrustaciones se origina cuando la embarcación está anclada en un puerto o cuando navega muy lentamente cerca de la costa. Las primeras incrustaciones suelen ser fangos de diatomeas y bacteriales, que si bien no son importantes de por sí, originan una condición superficial favorable para la formación posterior de larvas y esporas de los más importantes organismos que producen incrustaciones. Estos pueden dividirse en los que son de tipo “animal” y tipo “vegetal”, aunque algunos tipos animales forman colonias que se asemejan a las de tipo vegetal (por ejemplo, los hidroideos). Los organismos que producen incrustaciones son las siguientes: Animales: Hidroideos Runicados Gusanos Briozoos Moluscos Lapas dura.

: Colonias que forman estructuras como plantas con ramas. : Ascidias, Medusas blandas. : Tubos como serpientes de color blanco y aspecto calcáreo. : Ocurren en incrustaciones de estructura alveolar tipo coral. : Mariscos tales como ostras, choros y mejillones. : Organismos semejante al cangrejo, que viven en una concha cónica

Plantas: Algas Verdes : Características de zonas en la orilla del agua, llamadas también “hierba” (Enteromorpha, Ulva, Cladaphora). Algas Castañas : Incluyen muchas de las algas marinas de la orilla del mar y tienen un coloración pardo rojiza (Ectocarpus, Laminaria, Fucus). Algas Rojas : Algas con ramas muy finas, como plumas (Polysiphonia, Ceramiun, etc.). Esta formación de incrustaciones es mucho más intensa en áreas tropicales puesto que las formaciones se originan todo el año, mientras que en áreas menos calientes suelen ocurrir en estaciones de primavera y verano. La resistencia a los toxígenos de las incrustaciones varia muchísimo entre uno y otro, si bien el mejillón común es bastante fácil de envenenar, algunas algas verdes son extremadamente resistentes a la mayoría de biocida anti incrustantes.


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Pinturas Anti incrustantes Las pinturas anti incrustantes son formulaciones que contienen biocida, compuestos que son tóxicos para los organismos marinos. Estos compuestos de cobre y compuestos orgánicos similares a los pesticidas que se utilizan en la agricultura, y se incorporan a una determinada resina para que puedan ser aplicados como una pintura. La resina tiene que ser formulada muy cuidadosamente para obtener los mejores resultados de los biocida utilizados. La mezcla de biocida y resina adecuadamente balanceada permitirá obtener un producto con las propiedades anti incrustantes deseadas. La performance de un anti incrustante dependerá de la velocidad con que los biocida se disuelven en el agua de mar adyacente a la superficie, llamado también “velocidad de lixiviación”; y que podría verse afectado por la temperatura, salinidad y la velocidad del agua sobre la superficie. El oxido de cobre es uno de los principales biocida que se utiliza en diferentes tipos de pinturas anti incrustantes, siendo mucho menos soluble en agua dulce que en agua de mar y se puede disolver aun mas en agua de mar tropical que en mares árticos. Además, cuando una embarcación esta en movimiento, una fina capa laminar de agua se adhiere a la superficie del barco la cual viaja conjuntamente, pudiendo saturarse del biocida disuelto lo cual impediría la formación de incrustaciones. Cuando el barco se encuentra estacionado o cuando navega a muy baja velocidad, no se forma esta capa laminar y la concentración del biocida es menor y algunas veces podría permitir la formación de incrustaciones. La formulación de estas pinturas tiene que contemplar estos cambios de manera tal que la velocidad de disolución y lixiviación del biocida resulte adecuada a diferentes condiciones. Se calcula que la velocidad de lixiviación del oxido de cobre debe ser mayor a 20 microgramos/cm2/día para evitar la formación de incrustaciones. Algunos biocida requieren de una lixiviación más rápida para tener éxito mientras que otros requerirán de una disolución más lenta. Si bien se pueden fabricar una amplia gama de pinturas anti incrustantes para poder satisfacer una variedad de necesidades, estas no se comercializan debido a su poco volumen de ventas y que no justifican su fabricación. Hoy en día se pueden encontrar tres tipos de anti incrustantes, los cuales tienen mucha demanda, estos son:   

Anti incrustantes de Matriz Soluble, Anti incrustantes de Matriz Sólida o Insoluble, y Anti incrustantes Copolimericos Ablativos Autopulibles.

Anti incrustantes de Matriz Soluble: Están basados en resinas sensibles al agua salada y generalmente tienen oxido cuproso como biocida principal y otros según la calidad y potencia para contrarrestar el crecimiento de plantas marinas. Este tipo de anti incrustantes va perdiendo adherencia a medida que se aproximan a su expiración y es necesario eliminarlos completamente mediante limpieza con chorro abrasivo o agua a alta presión antes de su renovación. Su vida útil estimada oscila entre 6 y 18 meses dependiendo de la cantidad de biocida y la calidad del producto. Asimismo, los anti incrustantes de matriz soluble deben sumergirse o someterse a servicio entre 6 y 24 horas después de ser aplicados y si el tiempo antes de inmersión superan las 48 horas la resina tiende a oxidarse convirtiéndose en insoluble, alterando de esta manera la velocidad de lixiviación del biocida y hasta podrían volverse inútil como anti incrustantes.


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Figura # 8 – Anti incrustante de Matriz Soluble

Anti incrustante de Matriz Insoluble: Están formulados con resinas más duras y relativamente insolubles en agua de mar, normalmente poseen mayor porcentaje de cobre y en muchos casos pueden contener un biocida de refuerzo. Las partículas de oxido cuproso están contenidas en la película de pintura y al hacer contacto con el agua de mar, se disuelven y lixivian (emigran) hacia la superficie de contacto formando una película toxica para los micro organismos marinos. Conforme se va lixiviando el oxido de cobre, este va perdiendo eficiencia. La pintura se torna porosa, similar a un panal de abejas, comprometiendo la resistencia hidrodinámica de la embarcación. Las resinas comunes en este tipo son: caucho clorados y vinílicos, y tienen una duración entre 18 a 24 meses.

Figura # 9 – Anti incrustante de Matriz Insoluble


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Anti incrustantes Copolimericos Ablativos Autopulible: Desde 1 de Enero del 2008, la Organización Internacional Marítima (IMO por sus siglas en ingles) ha prohibido el uso de anti incrustantes que contengan estaño (toxico principal en los anti incrustantes autopulibles) y esto ha originado que los fabricantes de pinturas desarrollen pinturas autopulibles o auto erosionables libres de estaño. Las pinturas desarrolladas utilizan polímeros acrílicos como resina y el agente anti incrustante esta disuelta en ella, al hacer contacto con el agua de mar, se hidroliza, volviéndose un polímero soluble anti incrustante disuelto en la superficie, este se limpia al moverse la embarcación y la superficie anti incrustante es renovada. Los ablativos y autopulibles se diferencia en la velocidad de desgaste, los ablativos tienen un desgaste más controlado y por ende pueden durar mucho más tiempo, en algunos casos, hasta 60 meses.

Figura # 10 – Anti incrustante Copolimericos Ablativos Autopulibles

Estimación de Rendimientos, Consumos, EPS, EPH. El rendimiento de una pintura o revestimiento se puede deducir partiendo de lo siguiente: Consideremos un galón americano de 3.785 litros (3785 cc) con una pintura de 100% de sólidos en volumen a un espesor de 1 mils (25.4 micrones), entonces aplicando la siguiente formula podemos calcular la longitud que puede cubrir este galón en un ancho de 1 m: V = LxAxE Donde:

V= volumen A= ancho equivalente a 1 metro. E= espesor de la capa (1 mils= 25.4 micrones= 0.00254 cm)

Luego:

0.003785 (m3) = L x 1 m x 0.0000254 m


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Despejando tenemos: L = 149.0157 m Como el ancho es 1 metro podemos afirmar que 01 galón puede cubrir, en forma teórica, lo siguiente: Rt = 149.0157 m2/gl ~ 149.02 m2/gl a 1.0 mils de Espesor. Rt = Rendimiento teórico en m2/gl.

Donde:

Es común que en nuestro país estimemos el rendimiento en m2/gl y esta práctica es inadecuada puesto que no deberíamos mezclar unidades. Lo correcto es usar m2/litro o pie2/gl. Los estudiantes deben deducir la fórmula para estas dos unidades siguiendo el mismo procedimiento anterior y colocar la formula en el espacio siguiente: Rt =

m2/lt

Rt =

pie2/gl

Ahora bien, podemos afirmar que todas las pinturas a 1 mils de espesor y con un contenido de 100% de sólidos en volumen nos rinde 149.02 m2/gl. Si tuviéramos una pintura de menor contenido de sólidos en volumen y si se aplica a diferente espesor la formula se modificaría a lo siguiente: Rt = 149.02 (m2/gl) x (SV/100) EPS (mils)

(1)

En la práctica es imposible conseguir que una pintura alcance los parámetros del rendimiento teórico, existen perdidas de aplicación las cuales disminuyen el rendimiento, incrementando por consiguiente él numero de galones a aplicar. Esta perdidas se producen; básicamente; en el vaciado del galón, por el método de aplicación, derrames, goteos, inadecuada técnicas de aplicación, velocidad del viento, rugosidad excesiva de la superficie, dificultad de maniobras, superficies complicadas, etc. Entonces el rendimiento práctico o real aproximado se obtendrá aplicando a la formula (1) un factor de perdida (Fp): Rp = 149.02 (m2/gl) x (SV/100) x Fp EPS (mils)

(2)

El factor de pérdida o merma puede variar de 0.9 a 0.5 y en la práctica es muy usual encontrarse con los siguientes factores que dependen del método de aplicación a usar: Brocha Rodillo Pistola Convencional Pistola Airless


: : : :

0.85 a 0.90. 0.80 a 0.85. 0.70 a 0.80. 0.50 a 0.75.

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Para calcular del Consumo o numero de galones a aplicar para una determinada área se usara la siguiente formula: Consumo = Metros Cuadrados a Pintar Rp

(3)

Así por ejemplo, para calcular él numero de galones a usar para una área de 400 m2, con una pintura de 83% de SV a un espesor de 5 mils, se tendrá: Rt = 149.02 x (83/100) = 24.74 m2/gl. 5 Considerando aplicación Airless (Fp = 0.6) Rp = 24.74 x 0.6 = 14.84 m2/gl. El número de galones a usar será: Consumo = 400 m2 = 26.95 galones = 27 galones. 14.84 m2/gl El número final de galones a adquirir dependerá básicamente del número de componentes de la pintura a solicitar y de la forma de presentación. Con la finalidad de ejecutar el trabajo de pintado correctamente, es necesario aplicar cada capa en el espesor de película húmedo (EPH) recomendado por el fabricante de pinturas y por quienes elaboran la Recomendación Técnica de Pintado. Durante el trabajo se mide el espesor de película húmedo con un "gage" o galleta, y cuando la capa ha secado se utiliza el calibrador de película seca. Este requerimiento es muy importante para la buena performance del sistema de pinturas propuesto. La capacidad de protección de un recubrimiento depende entre otros factores del espesor de película seca (EPS), que es la porción sólida de la pintura depositada en la superficie (sólidos en volumen). La parte sólida mas la parte liquida volátil (solvente) constituye el espesor de película húmedo. La relación entre el espesor de película húmeda y el espesor de película seca es la siguiente: EPH = EPS x 100 % SV

(4)

El espesor de película seca variará cuando la pintura se deba diluir para facilitar la aplicación, puesto que el % de sólidos en volumen disminuirá, en este caso la formula será: EPH = EPS x (100% + % Diluyente) % SV


(5)

41



Ejemplo: Consideremos una pintura con 60% de sólidos en volumen y un espesor seco deseado de 3.0 mils, y que al aplicarla se diluye con 15% de solvente en volumen. ¿Cuál es el EPH que se deberá aplicar?. Aplicamos la formula (5) y se tendrá: EPH = 3.0 x (100% + 15%) = 5.3 mils 65 Entonces el espesor húmedo mínimo a aplicar debe ser de 6.0 mils para obtener 3.0 mils seco aproximadamente.

Problemas de Práctica: 1)

2)

Se debe proteger una estructura metálica formada por ángulos y vigas H pesada de 8,800 m2, con un sistema de dos capas, la primera capa es una pintura rica en zinc orgánico de 78% SV y se aplicara de 3.0 a 4.0 mils EPS. La segunda capa es una pintura del tipo epóxico poliamida de 66% SV que se aplicará de 5.0 a 6.0 mils. Estime el número de galones por capa asumiendo el factor de merma para aplicación con equipo airless y el EPH considerando una dilución del 15%. Un contratista debe hacerle mantenimiento al exterior de un tanque de almacenamiento que tiene 3,500 m2 aproximadamente. Realizara un arenado comercial y estima que después del arenado dejara 66% de pintura bien adherida a la superficie. La primera capa será un Touch Up de las áreas que lleguen al metal con un Primer Epoxi Universal de 57% SV a 3.0 mils, luego se aplicaran dos capas de Esmalte Acrílico HB de 45% SV a 2.5 mils por capa. Estimar el numero de galones a aplicar y el EPH por capa considerando 45% de merma, 15% de dilución.


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Capítulo IV Preparación de la Superficie


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Definición e Importancia. La preparación de la superficie es uno de los factores más importante en la implementación de un sistema de protección. Con estos procedimientos se deberá cumplir con dos factores: crear rugosidad en la superficie y remover todos los contaminantes tales como grasa, aceite, polvo, sales, productos químicos, oxido, costras de oxido, mill scale (cascarilla de laminación) y cualquier otro contaminante que pueda afectar la adhesión del sistema de pinturas. Tal es su importancia que existen varios organismos internacionales que norman las condiciones mínimas de limpieza antes de la aplicación de cualquier recubrimiento. Entre los organismos mas conocidos y difundidos a nivel mundial destacan: 

 

SSPC o SPC: Hoy en día se denomina Society for Protective Coatings (Sociedad para los Revestimientos Protectores) y es una agrupación de profesionales especialistas en el campo de los recubrimientos protectores con sede en Estados Unidos y que tienen por misión la de capacitar y normar las diferentes etapas de la implementación de un sistema protector. Anteriormente se llamaba Steel Structure Painting Council (Consejero para Pintado de Estructuras de Acero). SIS: Estandar Sueco que reúne una serie de normas que regula la implementación de un sistema protector, la cual se utiliza mucho en Europa y el Reino Unido. Tiene equivalencias con las normas americanas de la SSPC y NACE. NACE: Esta norma americana publicada por los Asociación Nacional de Ingenieros de Corrosión de los Estados Unidos es la que regula una serie de parámetros para la implementación de un sistema protector. Al igual que la SSPC tiene mucho arraigo entre los profesionales en el campo de la corrosión a nivel mundial.

Tipos de Preparación de la Superficie. En cualquier especificación de un sistema de pintado, el grado de limpieza requerido depende de: 1. El ambiente donde el sistema de pintura estará expuesto y definitivamente el grado de preparación de superficie para ambientes severos (inmersión en líquidos, exposición en ambientes químicos, en altas temperaturas) será el más exhaustivo. 2. El tipo de pintura usado, por ejemplo, las pinturas al aceite y/o alquídicas fluyen muy bien y humectan mejor la superficie lo que les permite tolerar una mínima preparación de superficie incluso hasta limpieza manual. Las pinturas a base de Zinc inorgánico, por el contrario, requieren un alto grado de limpieza que solo se obtiene con una limpieza mediante chorro abrasivo. 3. El costo es otro factor importante en la selección del grado de preparación de superficie. Así por ejemplo, la limpieza mediante chorro abrasivo al metal blanco es de 2 a 3 veces mas costoso que el grado comercial o la limpieza manual mecánica. Función de la Preparación de la Superficie. La preparación de superficie crea una base para las pinturas de dos modos importantes: 

UN MODO MECANICO: Proporcionado por el anclaje o perfil de rugosidad "PROFILE" obtenido después de la limpieza. Cuando una superficie es muy lisa,


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


las pinturas tienen dificultad de adherirse fuertemente, por ejemplo: imaginese una pintura sobre vidrio, lo fácil que es para desprenderla. Por otro lado una superficie rugosa igual a un papel de lija, lo dificultoso que sería para desprenderla. UN MODO QUIMICO: Que permite un contacto íntimo de las moléculas de la pintura con la superficie del acero, y que dependerá del tipo de pintura usada.

Los residuos de impurezas sobre el acero; pueden ser suciedad, polvo, grasa, aceite, óxido, humedad y aun el Millscale o escama de laminación; cuando se pinta sobre ellos, estos interfieren en la adhesión de la pintura al substrato y causará que la pintura falle. Otros residuos no visibles son los contaminantes químicos, las sales solubles: sulfatos, nitratos y cloruros. Cuando se pinta sobre ellos, pueden causar ampolladuras, peladura y aceleran la corrosión del acero por debajo de la película de pintura. Una adecuada práctica de Preparación de la Superficie debe incluir: (1) Pre- Limpieza para remover contaminantes visibles y no visibles, (2) Limpieza de la superficie al nivel deseado, y (3) Producir la rugosidad (textura) adecuada para una buena adhesión de la pintura o recubrimiento.

Evaluación de Calidad de la Superficie

Contaminantes Visibles -

Oxido Oxido instantáneo Polvo Pintura antigua Mill scale Materias extrañas: grasa o aceite

Contaminantes No Visibles - Sustancias orgánicas (película muy delgadas de aceite o grasa) - Sustancias solubles (sales: cloruros, sulfatos, nitratos)

Parámetros de anclaje - Rugosidad

Figura # 12 La pobre preparación de la superficie puede ocasionar la falla catastrófica de la pintura debido a la inadecuada adhesión del recubrimiento o por ampollamiento osmótico, y le reducirá significativamente el tiempo de vida útil. Antes de iniciar las operaciones de preparación de superficie se debe tener presente que todas las modificaciones y reparaciones deberían estar completadas, esto incluye:  

Acero: Relleno de poros, redondeado de filos y bordes, esmerilado de rebabas de soldadura y eliminación de escorias, etc. Concreto: Parchado, rellenado de rajaduras y poros.


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Los contaminantes que pueden causar el deterioro prematuro de la pintura son:     

 

Óxido; consiste en manchas rojizas, producto de la corrosión del acero. Mill Scale; Película azulada, quebradiza y parcialmente adherida, y algo oxidado que se forma en la superficie del acero durante su proceso de laminado en caliente. Grasa y Aceites Polvo y tierra Sales Solubles: son depositadas por la atmósfera en superficies expuestas al medio ambiente o en cercanías al mar, y que permanecen aun después de la limpieza con abrasivos y que producirán amoldamiento osmótico. Solo pueden eliminarse mediante limpieza con agua a presión descrita en la norma SSPCSP12. Agua. Pintura Antigua Tizada, desprendida, quebrada, o peladuras: deberán removerse por cualquiera de los métodos de preparación de superficie descritos líneas abajo y debe determinarse de que la pintura existente no contenga cantidades significantes de plomo u otros materiales extraños.

Existen diferentes métodos de preparación de la superficie, las normas más utilizadas y reconocidas por SSPC, SIS y NACE son los siguientes: Limpieza con Solventes (SSPC-SP1) La limpieza con solventes es un método para eliminar todo el aceite visible, grasa, polvo, compuestos para el trazado y corte, y otros contaminantes solubles de las superficies de acero. La limpieza con solventes se utiliza antes del uso de la pintura y conjuntamente con los métodos de la preparación de la superficie especificados para la remoción del oxido, escama de laminación, o de pintura. Limpieza con Herramienta Manual (SSPC-SP2), (SIS-St2) La limpieza con herramienta manual es un método de preparación de la superficie mediante el uso de herramientas manuales tales como lijas, espátulas, picotas, cepillos de acero, etc. Esta limpieza elimina la escama de laminación suelta, oxido suelto, pintura mal adherida, y otros materiales extraños. No se elimina la escama de laminación, oxido, y pintura bien adheridos en la superficie. Limpieza con Herramienta Mecánica (SSPC-SP3), (SIS-St3) La limpieza de la herramienta mecánica es un método de preparación de la superficie mediante el uso de herramientas asistidas por energía eléctrica o neumática. Esta limpieza elimina la escama de laminación suelta, oxido suelto, pintura mal adherida, y otros materiales extraños. No se elimina la escama de laminación, oxido, y pintura bien adheridos en la superficie. Limpieza con Chorro Abrasivo a Metal Blanco (SSPC-SP5), (SIS-Sa 3), (NACE No 1) Un chorro de abrasivo (Arena, Escoria de Cobre u otro material) impacta sobre la superficie metálica hasta obtener una superficie limpia y libre de todo el aceite visible, grasa, polvo, suciedad, escama de laminación, oxido, pintura antigua, óxidos de los productos de la corrosión, y de cualquier otro material extraño. Se utiliza en condiciones extremas de inmersión en agua o químicos líquidos.


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Limpieza con Chorro Abrasivo Comercial (SSPC-SP6), (SIS-Sa 2), (Nace No 3) La superficie estará libre de todo aceite visible, grasa, polvo, suciedad, escama de laminación, oxido, pintura antigua, óxidos productos de la corrosión, y de cualquier otra materia extraña, a excepción de manchas limitadas a no más de 33 por ciento de cada unidad de área de la superficie según lo definido dentro la sección 2,6 de la Norma SSPC-SP 6 / NACE No. 3, y puede consistir en sombras ligeras, rayas leves, o decoloraciones de menor importancia causadas por las manchas del oxido, de la escama de laminación, o manchas de la pintura anteriormente aplicada. Limpieza con Chorro Abrasivo Ligero o Brush-Off (SSPC-SP7), (SIS-Sa 1), (Nace No 4) La superficie estará libre de todo aceite visible, grasa, suciedad, polvo, escama de laminación suelta, oxido flojo, y pintura mal adherida. La escama de laminación, oxido, y la pintura firmemente adheridas pueden permanecer en la superficie. La escama de laminación, el oxido, y la pintura se consideran firmemente adheridas si no pueden ser eliminados levantando con un espátula después de que se haya realizado la limpieza. Ataque Químico (SSPC-SP8) Es un método de preparación de la superficie de acero por medio de una reacción química, electrólisis, o ambas. Las superficies estarán libres de toda la escama de laminación y oxido visibles. Limpieza con Chorro Abrasivo a Metal Casi Blanco (SSPC-SP10), (SIS - Sa 2 ½), (NACE No 2) La superficie estará libre de todo aceite visible, grasa, polvo, suciedad, escama de laminación, oxido, pintura, óxidos productos de la corrosión, y de cualquier otra materia extraña, a excepción de manchas limitada a no más de 5 por ciento de cada unidad de área de superficie según lo definido dentro la sección 2,6 de la Norma SSPC-SP 10 / NACE No. 2, y puede consistir en sombras ligeras, rayas leves, o decoloraciones de menor importancia causadas por las manchas del oxido, escama de laminación, o manchas de pintura antigua. Limpieza con Herramienta Mecánica a Metal Desnudo (SSPC-SP11) Esta especificación es conveniente donde se requiere una superficie rugosa, limpia y al metal desnudo pero donde no es factible o permitido el uso de la limpieza mediante Chorro abrasivo. Esta especificación se diferencia de SSPC-SP 3, limpieza con herramienta mecánica, en que SSPC-SP 3 requiere solamente el retiro de materiales libremente adheridos y no requieren producir o retener el perfil de anclaje. Limpieza de Metales con Agua a Ultra y Alta Presión (SSPC-SP12) , (NACE No 5) Esta limpieza se utiliza frecuentemente para limpiar superficies de acero y concreto donde se requiera eliminar contaminantes visibles y no visibles tales como aceites, grasas, suciedad, polvo, sales solubles (cloruros y otros tipos de sales). La diferencia en los grados de limpieza esta definida por la presión que se utiliza: 

Limpieza con Agua a Baja Presión (LP WC) hasta 5,000 psi.



Limpieza con Agua a Alta Presión (HP WC) de 5,000 a 10,000 psi.



Limpieza con Agua a Chorro a Alta Presión (HP WJ) de 10,000 a 25,000 psi.


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


Limpieza con Agua a Chorro a Ultra Alta Presión (UHP WJ) encima de 25,000 psi.

Como todas las limpiezas húmedas, en algunos casos es necesario agregar inhibidores de corrosión al agua para prevenir la oxidación superficial del acero (Flash Rust). Con esta limpieza no se genera perfil de anclaje. Preparación de Superficie del Concreto (SSPC-SP13) , (NACE No 6) Este estándar da los requisitos para la preparación superficial del concreto por métodos mecánicos, químicos, o térmicos antes de la aplicación de los sistemas protectores. Los requisitos de este estándar son aplicables a todos los tipos de superficies de cemento incluyendo pisos concretos cast-in-place y paredes, losas prefabricadas, las paredes de albañilería, y las superficies tipo shotcrete. Conjuntamente se pueden consultar las siguientes normas: 

ASTM-D- 4258: Practica para Limpieza Superficial del Concreto para Pintarlo.



ASTM-D- 4259: Practica para Desgaste de Concreto.



ASTM-D- 4260: Practica para Ataque Acido del Concreto

Los puntos más importantes a tener en cuenta son: 

Evitar el uso de agentes de curado y aceites.



El tiempo de curado será de 28 días como mínimo. El Ph del concreto debe ser menor a 10.0.



Las superficies horizontales de acabado liso pueden ser tratadas utilizando cualquiera de los métodos descritos en la norma ASTM-D-4259 o 4260 a menos que se utilice un agente curador del tipo epoxico.



Las superficies verticales expuestas a ambientes severos (piscinas o tanques de almacenamiento) deben ser tratadas mediante limpieza con abrasivos descrita en la norma ASTM-D-4259.

Limpieza con Chorro Abrasivo grado Industrial (SSPC-SP14) , (NACE No 8) La superficie estará libre de todo el aceite, grasa, polvo, y suciedad visible. Los restos de la escama de laminación firmemente adherida, oxido, y de residuos de pintura antigua pueden permanecer en 10% de cada unidad de área de la superficie [para mejor detalle vea la sección 2,6 de la Norma SSPC-SP 14 / NACE No. 8)] si se distribuyen uniformemente. Los restos de la escama de laminación, oxido, y de pintura antigua serán considerados firmemente adheridos si no puede ser levantados con una espátula. Las sombras, rayas, y las decoloraciones causadas por las manchas del oxido, manchas de la escama de laminación, y las manchas de la pintura previamente aplicada pueden estar presentes en el resto de la superficie. Limpieza con Herramienta Mecánica grado Comercial (SSPC-SP15) Este estándar cubre los requisitos para la limpieza con herramienta mecánica para proporcionar una superficie de acero limpia al grado comercial y para conservar o para producir un mínimo 25 micrómetros (1,0 mils) de perfil de anclaje. Este estándar se diferencia de SSPC-SP 3, en que se exige un grado más alto de limpieza superficial y un perfil de anclaje mínimo de 25 micrómetros (1,0 mils) deberá ser conservado o


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producido y de SSPC-SP 11, en que las manchas del oxido, pintura antigua, o escama de laminación pueden permanecer en la superficie. Recomendación de Métodos de Limpieza para Diversos Metales De acuerdo al tipo de metal, sugerimos las siguientes preparaciones de superficie con la finalidad de proporcionar la mejor performance de nuestros productos: Acero Estructural El método más adecuado y seguro para un acero nuevo es la Limpieza con Abrasivos según SSPC-SP5, SSPC-SP10 o SSPC-SP6 de acuerdo al sistema de pinturas elegido y al servicio al que estará expuesta la estructura. En instalaciones donde no sea posible la Limpieza con Abrasivos o para mantenimiento se puede utilizar la Limpieza Manual o Mecánica según los estándares SSPC-SP2, SSPC-SP3, SSPC-SP11 o SSPC-SP15. La Limpieza con Agua a Presión SSPC-SP12 y la Limpieza con Abrasivos Húmedo son también muy buenas alternativas para el mantenimiento de estructuras pintadas. Acero Galvanizado, Aluminio, Acero Inoxidable Estas superficies requieren especial atención antes de ser recubiertas ya que se consideran superficies difíciles para la adhesión mecánica de cualquier recubrimiento y debe evaluarse su estado antes de proceder a realizar la limpieza. Por regla general se sugiere lo siguiente:  Lavado de la superficie mediante norma SSPC-SP1, también se puede utilizar agentes químicos para preparar este tipo de superficies.  Lijado superficial utilizando lijas de grano fino similar a la lija de fierro # 120.  Aplicación de una pintura que contenga ácido fosfórico tipo Wash Primer o una pintura epoxica universal. Otro método efectivo es el de efectuar una Limpieza con Abrasivos Ligero o Brush Off según norma SSPC-SP7, la cual se deberá realizar utilizando un abrasivo adecuado dependiendo de la dureza del metal a tratar y regulando la presión de salida del compresor.


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Métodos o Tipos de Preparación de la Superficie Equivalencias

Grado de Limpieza Limpieza con Solventes Limpieza con Herramienta Manual Limpieza con Herramienta Motriz Limpieza con Abrasivos a Metal Blanco Limpieza con Abrasivos Comercial Brush Off Pickling o Picado Limpieza con Abrasivos a Casi Metal Blanco Limpieza con Herramienta Motriz a Metal Desnudo Limpieza con Agua a Alta Presión “Water Jetting” Preparación de Superficie del Concreto Limpieza con Abrasivos a grado Industrial Limpieza con Herramientas a grado Comercial

SSPC SP 1 SP 2 SP 3 SP 5

Nace N° 1

SIS St 1 St 2 St 3 Sa 3

SP 6 SP 7 SP 8 SP 10

Nace N° 3 Nace N° 4 -Nace N° 2

Sa 2 Sa 1 -Sa 2 1/2

SP 11

NACE

--

--

SP 12

Nace N° 5

--

SP 13

Nace N° 6

--

SP 14

Nace N° 8

--

SP 15

--

--

Tabla # 1

Limpieza por Chorro Abrasivo. La limpieza con chorro abrasivo es el método mas eficaz que se conoce hasta nuestros días para obtener una superficie metálica libre de impurezas y contaminantes. La superficie metálica que se necesita para la aplicación de un revestimiento debe estar libre de la cascarilla de laminación (entiéndase por cascarilla de laminación o mill scale a una película de metal quebradizo de color azulado que se forma sobre la plancha de acero durante el proceso de laminación y que tiene una débil adherencia al sustrato metálico en sí y que se oxidará y desprenderá muy fácilmente al estar en contacto con el medio ambiente), herrumbre, suciedad o cualquier otro contaminante que evite que el revestimiento entre en contacto con el metal. La limpieza con chorro abrasivo se define como la impulsión a muy alta velocidad de una masa de partículas metálicas o no metálicas mediante el uso de aire seco a presión con la finalidad de erosionar la superficie hasta conseguir una limpieza adecuada. El primer antecedente del chorreado, se conoce en Inglaterra, en donde en agosto de 1870, Benjamin C. Tilgman, diseñó la primer máquina para limpieza con chorro de abrasivos que patentó con el número 2147. Esta máquina ha sido modificada a través del tiempo para cumplir con diferentes objetivos, pero el principio de funcionamiento siempre ha sido el mismo. En Perú, este sistema comenzó a aplicarse aproximadamente en la década de los 60’s siendo la gran mayoría de los equipos utilizados de importación.


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Para la realización de este proceso basado en las necesidades del cliente en cuanto a volumen de trabajo y desempeño requerido del equipo existen dos sistemas:  Sistema de succión  Sistema de presión Usos de la Limpieza por Chorreado Entre los usos más comunes encontramos: o Dar acabados en madera, acero, resina, plástico, etc. o Grabar vidrio y cerámica. o Remoción de lechada de concreto. o Limpieza de muros de ladrillo y piedra. o Remoción de graffiti. o Remoción de escama tratada térmicamente. o Remoción de marcas de herramientas. o Limpieza de estructuras metálicas. o Preparación de materiales para aplicación de recubrimientos, entre otras. Son utilizados en diferentes sectores productivos, en donde destacan: o Industria Textil o Industria Química o Industria Metalmecánica o Industria Automotriz o Astilleros o Plantas Petroleras o Grabado en vidrio y Artículos promocionales o Industria de la Construcción, entre otras

No todos los equipos son iguales, por lo que debe tomar en cuenta varios factores antes de elegir alguno de ellos, de esta manera podrá obtener la mayor eficiencia y producción. I.

II. III. IV. V. VI. VII.

Debe contar o seleccionar un compresor de aire capaz de producir un volumen de aire suficiente para mantener la presión en el equipo y así lograr un suministro continuo de aire (véase Tabla # 2). Asegurarse de que la manguera de aire del compresor al equipo sea del diámetro adecuado. Tomar en cuenta qué tipo de superficie va a limpiar. Seleccionar el abrasivo indicado para ese tipo de trabajo. Contar con un espacio para realizar la limpieza de las piezas. El volumen de trabajo a realizar. El acabado deseado.


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Figura # 13 – Sistema de Chorreado a Presión

El sistema a presión comprende el uso de varios implementos y equipos, los que se detallan a continuación: 

Compresor: Es la máquina responsable de proporcionar el aire comprimido seco suficiente para que la tolva de abrasivos funcione adecuadamente (Véase Figura # 14). El caudal del aire en pies cúbicos por minuto que debe suministrar el compresor dependerá del número de tolvas a utilizar y del diámetro de la boquilla de limpieza. Véase tabla # 2.

Compresor Sullair de 375 Pies Cúbicos por Minuto Figura # 14 

 

Tanque Pulmón: Es un dispositivo de acero estructural que se coloca al pie del compresor con la finalidad de ayudar a que la humedad y partículas extrañas en el aire comprimido se separen. La capacidad de este tanque varia desde 0.5 m3 a 1.5 m3 dependiendo de la capacidad del compresor. Debe estar diseñado para soportar presiones de hasta 150 psi. Filtros Coalescentes de Aire y Aceite: Se colocan a la salida del compresor con la finalidad de eliminar todo vestigio de agua y aceite del aire comprimido. Manguera de Aire: Conecta al compresor con la tolva de abrasivos y normalmente posee 50 pies de largo y 1 1/2” de diámetro interno. Debe soportar una presión nominal de hasta 250 psi.


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REQUERIMIENTO DE AIRE COMPRIMIDO Y CONSUMO DE ABRASIVO | Orificio de Presion en la Boquilla (psi) la Boquilla 50 60 70 80 90 100 125 140 11 13 15 17 18.5 20 25 28 Aire (cfm) N° 2 0.67 0.77 0.88 1.01 1.12 1.23 1.52 1.70 Abrasivo pie3/hr (1/8") 67 77 88 101 112 123 152 170 & Lbs/hr 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5 6.2 Compresor hp 26 30 33 38 41 45 55 62 Aire (cfm) N° 3 1.50 1.71 1.96 2.16 2.38 2.64 3.19 3.57 Abrasivo pie3/hr (3/16") 150 171 196 216 238 264 319 357 & Lbs/hr 6 7 8 9 10 10 12 13 Compresor hp 47 54 61 68 74 81 98 110 Aire (cfm) N° 4 2.68 3.12 3.54 4.08 4.48 4.94 6.08 6.81 Abrasivo pie3/hr (1/4") 268 312 354 408 448 494 608 681 & Lbs/hr 11 12 14 16 17 18 22 25 Compresor hp 77 89 101 113 126 137 168 188 Aire (cfm) N° 5 4.68 5.34 6.04 6.72 7.40 8.12 9.82 11.00 Abrasivo pie3/hr (5/16") 468 534 604 672 740 812 982 1100 & Lbs/hr 18 20 23 26 28 31 37 41 Compresor hp 108 126 143 161 173 196 237 265 Aire (cfm) N° 6 6.68 7.64 8.64 9.60 10.52 11.52 13.93 15.60 Abrasivo pie3/hr (3/8") 668 764 864 960 1052 1152 1393 1560 & Lbs/hr 24 28 32 36 39 44 52 58 Compresor hp 147 170 194 217 240 254 314 352 Aire (cfm) N° 7 8.96 10.32 11.76 13.12 14.48 15.84 19.31 21.63 Abrasivo pie3/hr (7/16") 896 1032 1176 1312 1448 1584 1931 2163 & Lbs/hr 33 38 44 49 54 57 69 77 Compresor hp 195 224 252 280 309 338 409 458 Aire (cfm) N° 8 11.60 13.36 15.12 16.80 18.56 20.24 24.59 27.54 Abrasivo pie3/hr (1/2") 1160 1336 1512 1680 1856 2024 2459 2754 & Lbs/hr 44 50 56 63 69 75 90 101 Compresor hp * Los consumos son estimados considerando abrasivos de 100 Lbs/pie3 * Los requerimientos de aire fueron medidos con un flujometro bajo las condiciones reales de trabajo, y son menores de los considerados con aire solo sin abrasivo. * Los requerimientos de potencia han sido calculados considerado 4.5 cfm por hp * Los datos que figuran en esta tabla son referenciales y podran variar por las diferentes condiciones de trabajo. Muchas variables podran afectar el flujo del abrasivo

Tabla # 2



Tolva de Abrasivos: Es un recipiente metálico construido bajo especificaciones ASME para soportar presiones de hasta 150 psi y debe mantener un adecuado volumen de abrasivo para alimentar los requerimientos de la boquilla. Este recipiente esta provisto con válvulas de presurización y despresurización, válvula de control de abrasivo, etc. Véase Figura # 15.


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Tolva Portátil de Chorro Abrasivo de 0.6 m3 Figura # 15 

Manguera de Abrasivo y Acoples: El diámetro interior de la manguera de abrasivos es muy importante ya que de ella dependerá el aumento o disminución de la fricción interna originada por el transporte del abrasivo y que es directamente proporcional a la caída de presión en la línea y a la disminución de la eficiencia. Los fabricantes de equipos como CLEMCO, MARCO y EMPIRE recomiendan que el diámetro interno de la manguera de abrasivos se use de tres a cuatro veces el diámetro interno de la boquilla excepto para la manguera chicote que se usa en el extremo que llega al operador con la finalidad de proporcionarle mayor confort y facilidad de maniobra, esta manguera es de 1” de diámetro interno y 10 pies (3.0 metros de longitud). Por ejemplo, para una boquilla de abrasivos de 3/8” se deberá usar una manguera de 1 ¼” de diámetro interior, en tramos de 50 pies (15 metros) y con acoples rápidos en los extremos. Estas mangueras están fabricadas de 2 o 4 pliegues y deben soportar presiones de hasta 250 psi, asimismo serán diseñadas para aislar la electricidad estática generada por la fricción del abrasivo.

Figura # 16 – Manguera y Acople


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


Boquilla de Granallado: La boquilla de granallado es el accesorio que impulsa al abrasivo sobre la superficie. Estas pueden ser de varios materiales y formas. Actualmente se usa las que tienen forma de Venturi ya que proporcionan mayor velocidad y fuerza de impacto y de ella depende el rendimiento y la eficiencia en la operación. En los cuadros siguientes se evalúa los diversos tipos de boquillas.

Tabla comparativa de duración de materiales de boquilla Duración aproximada (en horas) de las boquillas Material de la boquilla

Granalla de Acero

Arena

Óxido de Aluminio

20 – 40 500 – 800 500 – 800 600 – 1000 1500 – 2500

10 - 30 300 – 400 300 – 400 400 – 600 750 – 1500

1-4 20 – 40 50 - 100 50 – 100 200 - 1000

Cerámica Carburo de tungsteno Carburo de silicio compuesto Carburo de silicio Carburo de boro

.:Valores estimados para comparación. La duración real de la boquilla puede variar dependiendo de la presión del chorro, tamaño de l abrasivo y forma de la partícula.

Tabla comparativa de costos de boquillas. *Basado en el tiempo de vida aproximado utilizando óxido de aluminio.

Costo aproximado de las boquillas Vida de las boquillas en horas* Costo por hora* Costo por 200 horas Número de reemplazos de boquilla Costo por 400 horas Número de reemplazos de boquilla Costo por 600 horas Número de reemplazos de boquilla Costo por 800 horas Número de reemplazos de boquilla Costo por 1000 horas Número de reemplazos de boquilla

Carburo de Boro

Carburo de Tungsteno

Cerámica

$1,247.00 200 $6.24 $1,247.00 1 $2,494.00 2 $3,741.00 3 $4,988.00 4 $6,235.00 5

$605.00 20 $30.25 $6,050.00 10 $12,100.00 20 $18,150.00 30 $24,200.00 40 $30,250.00 50

$65.00 1 $65.00 $13,000.00 200 $26,000.00 400 $39,000.00 600 $52,000.00 800 $65,000.00 1000

.:El desempeño de la boquilla puede variar dependiendo de la presión, tamaño del abrasivo, calidad del abrasivo así como de otras variables. Estos datos están basados en pruebas comparativas bajo condiciones controladas.

Tabla comparativa del desempeño de la boquilla

Tiempo requerido para limpiar un área dada


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Tipo venturi

CB-6AP

Doble venturi

7.6cm

7.6cm

7.6cm

10.10cm

45cm

45cm

45cm

45cm

15

13

14

11

Garganta ancha

CB-6 Tamaño del patrón de limpieza Distancia boquilla a superficie Presión posterior promedio (lbs)

DVT-6

Bazooka BZK-6

Los datos comparan el tiempo requerido por las diferentes boquillas para limpiar un área dada basados en el patrón de limpieza de la boquilla. También se muestra la presión posterior empleada en cada boquilla lo cual es un indicador del efecto de la selección de la boquilla en la fatiga del operador.

Relación de compresor y boquilla requeridos para una tasa de producción dada Tasa de producción requerida (m2/hr)

Diámetro Interior boquilla

Tasa de producción a 100lbs/in2 en la boquilla



Tamaño de compresor PCM a 100 Lbs/in2 de presión en la boquilla 185 pcm 40 - 50 h.p.

Hasta 9.2

1/4"

9.2

7.8

6.5

9.3 - 14.8

5/16”

14.8

12.6

10.4

250 pcm 60 - 75 h.p.

14.9 - 21.3

3/8”

21.3

18.1

14.9

375 pcm 75 - 100 h.p.

21.4 - 29.4

7/16”

29.4

25.0

20.6

450 pcm 125 h.p.

29.5 - 37.1

1/2"

37.1

31.5

26.0

600 pcm 150 h.p.

Presión en la boquilla, velocidad del abrasivo y eficiencia Presión de chorreado

Velocidad estimada del abrasivo

Factor de eficiencia estimado

140 lbs/in2 125 lbs/in2 110 lbs/in2 100 lbs/in2 95 lbs/in2 90 lbs/in2 85 lbs/in2 80 bs/in2 75 lbs/in2 70 lbs/in2

588 mph 525 mph 462 mph 420 mph 400 mph 365 mph 330 mph 270 mph 210 mph 190 mph

160% 138% 115% 100% 93% 85% 78% 70% 63% 55%

Tabla # 3 

Protección del Operador: El operador debe contar con casco aprobado por ANSI, el cual debe contar con un sistema de alimentación de aire respirable. El aire para alimentación al casco debe provenir de un compresor eléctrico para este fin, el aire suministrado por el compresor no es adecuado para alimentación del operador porque contienen humedad y vapores de aceite en suspensión. En este sistema se debe contar con un filtro de carbón activado para filtrar impurezas del aire comprimido y un dispositivo para detectar niveles de CO2 que afecten la salud de los operarios.


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Figura # 18 – Implementos de seguridad 

Abrasivos: El tipo de abrasivo que utilice determinará el costo y la efectividad de la limpieza con chorro de abrasivo. Entre los factores relacionados con el abrasivo que afectan el desempeño encontramos: A) TAMAÑO. El tamaño de las partículas del abrasivo es sumamente importante para lograr un patrón de anclaje adecuado en la superficie. Los fabricantes de abrasivo utilizan varias nomenclaturas y numeraciones para definir el tamaño de sus productos. La medida uniforme entre todas las partículas de abrasivo se convierte en un parámetro de mucha importancia cuando el fabricante de recubrimientos especifica un perfil determinado para la superficie. Partículas más grandes cortarán demasiado profundo, dejando puntas muy marcadas que probablemente sobresaldrán del recubrimiento, esto favorecería a la oxidación. Para compensar dicha diferencia entre las cavidades más profundas y las puntas más altas, se tendría que aplicar varias capas de recubrimiento, lo que incrementaría el tiempo de trabajo y el costo total. Elija el tamaño de la malla que le proporcione el acabado deseado. Las partículas grandes remueven múltiples capas de pintura, corrosión pesada o lechada de concreto y dejan perfiles profundos en las superficies. Los abrasivos de tamaño mediano remueven óxido ligero, pintura floja, y escamas de acero delgadas. Las partículas pequeñas dejan menos perfiles superficiales y son ideales para el chorreado de abrasivo de metales de poco calibre, madera, plástico, cerámica y otras superficies semi delicadas, además son muy recomendables para marcar las superficies con algún logotipo que requiere de precisión en el corte del abrasivo.


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B) FORMA. Las diferentes formas en los abrasivos ofrecerán diferentes perfiles en la superficie siendo las dos principales configuraciones de los abrasivos la angular y la esférica. Los abrasivos angulares trabajan mejor cuando se trata de desprender capas pesadas de pintura y corrosión. El abrasivo esférico en cambio, es mejor para remover escamas de laminación y contaminación ligera., también es utilizado para realizar el martilleo (shot peening) para aliviar esfuerzos. El martilleo crea una superficie uniforme comprimida que hace que los resortes y otros metales sujetos a alta tensión tengan mucho menos posibilidades de fallar. C) DENSIDAD. Densidad es el peso del abrasivo por volumen. Esta es la característica menos determinante que se tiene que tomar en cuenta para realizar un trabajo de chorreado, a menos que la diferencia de densidades sea muy amplia entre los distintos materiales. En la medida en que el material sea más denso, será mayor la energía con que se impacte contra la superficie. D) DUREZA. La dureza del abrasivo determinará su efecto sobre la superficie que va a ser chorreada. Si el abrasivo es más duro que el sustrato, dejará un perfil sobre la superficie. Si es más suave que la superficie, pero más dura que el recubrimiento, solamente removerá el recubrimiento. Si es más suave que el recubrimiento, solamente limpiará la contaminación de la superficie sin remover el recubrimiento. La dureza del abrasivo está medida en la escala de Mohs siendo 1 tan suave como talco y 15 materiales tan duros como el diamante. Los abrasivos del tipo de carburo de boro, carburo de silicio y óxido de aluminio, estarán dentro del rango 10 al 13. E) FRAGILIDAD. Con fragilidad nos referimos a la tendencia del abrasivo a fragmentarse en partículas más pequeñas como consecuencia del impacto, mientras más frágil sea el abrasivo, menos veces puede ser reutilizado y más polvo generará. La arena silícea es extremadamente frágil debido a su composición de cuarzo y nunca debe ser reutilizada. En el primer uso, más del 70% de la arena se convierte en polvo desprendiendo peligrosas partículas de sílice, la gente expuesta al polvo de sílice, puede contraer una enfermedad llamada silicosis. La mayoría de los abrasivos fabricados y derivados de un producto, pueden ser reciclados varias veces, al igual que algunos abrasivos naturales como el granate y el pedernal. La escoria de cobre y níquel se fractura en partículas más pequeñas que pueden ser reutilizadas. La granalla de acero puede ser efectivamente reciclada unas 200 veces o más. Muchas variables afectan el reuso que se de al abrasivo, dentro de éstas están: la presión de aire, dureza de la superficie y la eficiencia del equipo para sopleteo con chorro de abrasivo. ¿Qué abrasivo utilizar? Los equipos para limpieza por chorro abrasivo pueden realizar diversas tareas como limpiar y preparar superficies para aplicación de recubrimientos, grabado de materiales, limpieza de contaminantes de la superficie, proporcionar acabados limpios y estéticos, difuminar defectos y marcas de herramientas, etc. Sin embargo es necesario que elija el abrasivo más adecuado para su equipo de acuerdo a los resultados que desea obtener, ya que una mala elección del abrasivo le puede traer problemas del rendimiento de su equipo. Recuerde que todos los factures arriba señalados inciden en el resultado de la aplicación.


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A continuación hablaremos de las características de los abrasivos más usados en nuestro país: Arena o sílice Este abrasivo de bajo costo, se utiliza principalmente cuando se realizan trabajos en exteriores, ya que su precio es más económico y su uso no puede ser mayor a dos veces; su avance es mediano y le proporciona un acabado mate, es importante considerar que su fragilidad es muy alta por lo que es uno de los abrasivos que más polvo genera. Este abrasivo tiene un alto contenido de sílice por lo que puede presentar riesgos a la salud de los trabajadores y debe de utilizarse bajo estrictas medidas de seguridad y siempre con el equipo de protección para el operador ya que puede producirle daños tales tan severos como la muerte. Verifique que no existen restricciones para su utilización antes de operar con este abrasivo. Escoria de cobre Este abrasivo también conocido como "abrasivo negro" o "abrasivo ecológico" se obtienen principalmente de 2 fuentes: la fundición de metal (cobre y níquel) y las calderas para generar poder eléctrico (carbón). La escoria de cobre ha aumentado su demanda debido a su capacidad de limpieza, disponibilidad, bajo contenido de sílice (menos del 1%), gran rango de medidas y su relativo bajo costo. Sus partículas duras y angulares le otorgan gran velocidad y capacidad de corte, haciéndola perfecta para una gran cantidad de usos. En algunas aplicaciones, quizá sea necesario reducir la presión del aire para evitar que las partículas de la escoria de cobre se inserten en el acero. La principal desventaja al usar escoria de cobre es su alta fragilidad, debido a la cual genera polvo y limita su reuso, además de que la escoria debe ser revisada de estar libre de contaminantes antes de comenzar a usarla. Granalla de acero Este abrasivo se encuentra en dos presentaciones: angular y esférica; la esférica se usa regularmente en las máquinas granalladoras y tiene un ataque menos violento sobre la superficie, la aplicación de la granalla esférica sobre estructuras metálicas, ayuda a mejorar la resistencia a la fatiga de las piezas, este proceso es conocido como shot peening o martilleo. La granalla angular la encontramos más frecuentemente en los equipos de chorreo y debido a su peso y dureza (Es el abrasivo más pesado), es magnífico para realizar preparación de superficies en aplicación de recubrimientos ya que deja un anclaje muy profundo. Es importante contemplar que si se trabaja con granalla de acero angular sobre materiales que no vayan a ser recubierto, algunas partículas pueden incrustarse sobre la superficie lo cual generará brotes de oxidación en el futuro. La granalla de acero es el abrasivo que más se utiliza para hacer limpiezas para preparación de superficie ya que otra ventaja del gran peso de su partícula es la baja generación de polvo y como ya se ha mencionado su anclaje profundo es ideal para la aplicación de recubrimientos de alta tecnología


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Puede ser reutilizada 40 y en algunos casos hasta 200 veces. La duración de una boquilla con inserto de carburo de tungsteno con granalla, varía de entre 500 – 800 horas de trabajo. Los abrasivos se evalúan con las normas de referencia SSPC-AB1, AB2 y AB3.

Limpieza con Agua a Presión La limpieza con agua a presión es usada para limpiar superficies metálicas y de concreto antes de pintar. El agua puede ser calentada y puede adicionarse agentes químicos para ayudar en la limpieza y en algunos casos puede adicionarse abrasivos para crear perfil de anclaje en la superficie limpiada. La limpieza con agua a presión está clasificada como sigue en la norma SSPC-SP12/ NACE N° 5:    

Limpieza con agua a baja presión – hasta 5,000 psi (34 MPa); se usa para eliminar contaminantes visibles y no visibles en superficies metálicas y concreto. Limpieza con agua a alta presión – entre 5,000 y 10,000 psi (34 a 70 MPa); se usa para lavado de contaminantes visibles ligeramente adheridos a la superficie y oxido suelto, también elimina contaminantes no visibles. Chorro de agua a alta presión – entre 10,000 y 25,000 psi (70 a 170 Mpa); se usa para remover pintura, oxido, etc., así como contaminantes no visibles. Chorro de agua a Ultra alta presión – encima de 25,000 psi (170 MPa); se usa para eliminar mil scale, costras de oxido, pintura y cualquier otro contaminante visible y no visible sobre la superficie.

Figura # 19 – Maquina para Chorreado a Alta Presión

El inspector de recubrimientos debe tener claro el nivel de limpieza a obtener antes de la aplicación del recubrimiento. La norma SSPC-SP12/ NACE N° 5, han desarrollado y estipulado el grado de limpieza, tipo de equipo, procedimiento de operación, y factores de seguridad asociados con la Limpieza por Chorro de Agua. Esta norma contiene el nivel de limpieza visual (WJ-1, 2, 3, y 4), de contaminantes no visibles (NV-1, 2 y 3) y los grados de oxido instantáneo (flash rust) sobre la superficie (sin oxido, ligero, medio, y severo).


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Limpieza Manual y con Herramientas Limpieza con herramienta manual (norma SSPC-SP2) es un método para preparar las superficies de acero usando herramientas no motorizadas. Las incrustaciones de laminación, óxido y pintura adherentes generalmente no deberían eliminarse mediante este proceso, si no pueden removerse, al levantarlas con una espátula sin punta. Las Normas Visuales como SSPC – VIS 3 o ISO 8501-1, o cualquier otra norma visual acordada con las partes contratantes, pueden usarse para verificar la condición lograda. Ambas normas definen el uso de una espátula sin punta para determinar si los contaminantes están firmemente adheridos o no. NOTA: Algunos inspectores o Supervisores usan una espátula afilada, lo cual viola la norma. Las herramientas usadas en la limpieza manual incluyen:     

Cepillos de alambre. Rasquetas, Cinceles. Cuchillos o espátulas. Martillos tipo Picota.

Cuando inician las operaciones de limpieza con herramienta manual, se siguen ciertos procedimientos:  

La superficie se inspecciona para determinar su condición y la presencia de capas gruesas de óxido y detectar cualquier sustancia extraña, como aceite, grasa o suciedad, la cual debe de ser eliminada. Las capas gruesas de óxido deben eliminarse con espátulas, rasquetas, martillos, cinceles, picotas, etc.

La superficie se limpia previamente con cualquiera de las herramientas manuales mencionadas y entonces de inspecciona antes de recubrirla. El recubrimiento debería aplicarse dentro del periodo de tiempo requerido por la especificación. La limpieza manual es el método más lento y quizás el menos satisfactorio para la preparación de la superficie. Las herramientas normales usadas son los cepillos de alambre o rascadores o martillos de desbaste. El proceso es lento, requiere mano de obra intensa y costosa, y un resultado final lejos de ser satisfactorio. Es prácticamente imposible quitar todo el óxido e incrustaciones de laminación con este método. Las herramientas manuales tienen la ventaja de ser portátiles y no requerir suministros de energía. Son más adecuadas para usarse en áreas pequeñas de trabajo que se van a preparar cerca de otros trabajadores o cuando el acceso es difícil, como cuando se da mantenimiento de 100 m2. La limpieza manual sólo debería usarse cuando el clima o algún otro factor evitan el uso de otro proceso más eficaz. La limpieza manual es uno de los métodos más antiguos para la preparación de la superficie. Se usa a menudo: 

Cuando no se dispone de equipo operado con motor.


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 


Cuando el trabajo es inaccesible para herramientas motorizadas. Cuando el trabajo es demasiado pequeño para garantizar el uso de herramientas motorizadas.

La limpieza con herramienta manual puede usarse extensivamente y con un buen efecto cuando se aplica apropiadamente en un programa de mantenimiento de pintura; y puede ser más eficaz cuando se usa conjuntamente con la limpieza con herramienta motorizada.. Limpieza con Herramientas motorizadas La limpieza con herramienta motorizada o Norma SSPC-SP3, es un método para preparar la superficie de acero usando herramientas de limpieza mecánica impulsadas con electricidad. Estas herramientas son básicamente similares a las herramientas usadas para la limpieza con herramienta manual, pero se emplea una fuente de poder como electricidad o aire comprimido. Este proceso puede quitar incrustaciones de laminación sueltas, óxido, pintura y otra materia extraña perjudicial, pero no está diseñado para quitar incrustaciones de laminación, óxido y pintura adheridas. La limpieza con herramienta motorizada se usa frecuentemente en operaciones de mantenimiento. Además de quitar incrustaciones de laminación, óxido y pintura sueltas, este método puede usarse para remover fundente de soldadura, salpicaduras de soldadura y para alisar soldaduras ásperas y estrías antes de la limpieza por chorro abrasivo. Las herramientas motorizadas normalmente usadas incluyen: -

-

Cepillo de alambre rotatorio Herramientas de impacto, como:  Martillo tipo picota  Descostrador de aguja Pulidoras/esmeriladoras y lijadoras Rectificadoras de paletas

Cepillos de alambre rotatorios. Trabajar con exceso la superficie con un cepillo de alambre puede ser perjudicial ya que el bruñido excesivo produce una superficie pulida que ofrece un anclaje incorrecto para la mayoría de los recubrimientos. Los cepillos motorizados de alambre rotatorios también pueden extender fácilmente el aceite y la grasa sobre la superficie; por consiguiente, la limpieza con solvente es un paso esencial antes de usar un cepillo motorizado de alambre. Es muy probable que resulten problemas con esta técnica de pulir la superficie en lugar de proporcionar una superficie rugosa; por consiguiente, se considera que el uso de cepillos de alambre rotatorios es menos deseable que otras formas de limpieza con herramienta motorizada. Cada una de estas técnicas debe controlarse mediante las especificaciones y las normas disponibles para ayudar a definir el proceso.


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Limpieza con Herramienta Motorizada según la Norma SSPC-SP11. En 1989, la SSPC adoptó una nueva Norma, la SSPC-SP 11, titulada “Limpieza con Herramienta Motorizada para Limpiar el Metal Desnudo”. La Norma SSPC-SP11 establece la limpieza con herramienta motorizada para producir una superficie de metal desnudo, limpio y con perfil rugoso (hasta 1.0 mil), cuando no es posible realizar una limpieza por chorro abrasivo. Las superficies metálicas preparadas según SSPC-SP 11, cuando se observan sin amplificación, estarán libre de todo aceite visible, grasa, suciedad, polvo, incrustaciones, óxido, pintura. Herrumbre, productos de la corrosión y otra materia extraña. Los residuos ligeros de óxido y pintura pueden quedar en la porción inferior de picaduras. Si la superficie original está picada. Si se especifica el pintado, la superficie debe ponerse rugosa a un grado conveniente para el sistema de pintura, con un perfil de no menos de 1 mil (25 m). La limpieza con herramienta motorizada que cumple con esta norma produce un grado mayor de limpieza que SSPC-SP 3; sin embargo, las superficies preparadas según SSPC-SP 11 no deberían considerarse iguales a las superficies preparadas con limpieza por chorro abrasivo. Aunque este método produce superficies que parecen casi blancas o de chorreado al nivel comercial, no son necesariamente equivalentes a las superficies producidas con la limpieza por chorreado abrasivo. Algunas de las herramientas y medios adecuados usados para obtener superficies conformes con la Norma SSPC-SP 11 son : Pistolas de aguja conocidas como RotoPeen o Ruedas Grind-O-Flex, aunque es más rápido que las herramientas manuales, el trabajo sigue siendo intenso y relativamente caro. La remoción de herrumbre y otra contaminación del fondo de picaduras e irregularidades en la superficie es más difícil


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Capítulo V Métodos de Aplicación


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Métodos, Ventajas y Limitaciones. Existen varios métodos de aplicación de los recubrimientos, siendo los mas usuales: Brocha, Rodillo y Rociado o Spray. Normalmente el aplicador es la persona quien selecciona el método de aplicación, muchas veces sin conocer las consideraciones y características para una adecuada selección. A continuación citaremos algunos criterios para una adecuada selección del método de aplicación: 

    

Adecuación para el recubrimiento en particular. Algunos recubrimientos, como los Zinc Inorgánicos, solo pueden ser aplicados exitosamente mediante rociado. Los recubrimientos viscosos, de alto sólidos y bajo VOC frecuentemente presentan especiales problemas de aplicación a brocha o rodillo. Apariencia deseada (brillo, color, y textura). Rapidez, facilidad, y economía del método de aplicación a usar. La economía dicta escoger un sistema que pueda completar el trabajo lo mas rápido posible con poca o ninguna deficiencia a corregir posteriormente. Simplicidad del equipo/ necesariamente buenas habilidades del pintor. Seguridad/ cumplimiento de requerimientos ambientales. Condiciones climáticas.

Los estimados relacionados con la aplicación de pinturas por los diferentes métodos sobre superficie de acero plana y a nivel del piso son:

Método de Aplicación

Rendimiento Pie2x Hora * Brocha 75 – 125 Rodillo 150 – 300 Rociado HVLP 185 – 310 Rociado Convencional 200 – 375 Rociado Airless Asistido 250 – 500 con aire Rociado Airless 500 – 1250

Rendimiento M2 x Hora * 7 – 12 14 – 28 17 – 30 18 – 42 28 – 56

Eficiencia Aprox. % 85 - 90 80 - 85 85 - 90 70 - 80 75 - 80

50 - 120

50 - 75

* Datos Extraídos del Boletín Resumen de Teoría de los Recubrimientos de la SSPC.

Método de Aplicación a Brocha El brochado es un metodo efectivo y simple para la aplicación de recubrimientos. Es particularmente bueno para imprimación debido a que la brocha logra humectar mejor en las cavidades e irregularidades de la superficie. Es el metodo mas adecuado para la aplicación de revestimientos alquidicos o a base de agua (Látex, acrílicos, etc.); pero el menos adecuado para la aplicación de lacas, pinturas de zinc inorgánico debido a la rápida evaporación de sus solventes lo que dificulta el brochado. Debido a que es un metodo relativamente lento, el brochado debe ser utilizado principalmente para reforzamiento de cordones de soldaduras, ángulos y filos; retoques, pequeñas áreas, configuraciones de superficies complejas, o donde la aplicación por rociado podría ser un problema. El brochado tiene el inconveniente de no producir una película de pintura y textura uniforme. Áreas fijas como Rack de tuberías, Tuberías en líneas de proceso, escaleras, pasarelas, puertas metálicas, etc., el método recomendado es con brocha.


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Figura # 20: Brocha de Cerda Gris para Epoxicos

Método de Aplicación a Rodillo Este método es el mejor para superficies grandes y relativamente planas y que no requieran de un espesor de película de pintura uniforme y liso comparado por el rociado. También es adecuado para áreas interiores donde el método del rociado presenta el problema de limpieza posterior y forrado de equipos e implementos. Es un método especialmente bueno para la aplicación de pinturas a base de agua, alquídicas y algunas epóxicas. Figura # 21

Método de Aplicación por Rociado La aplicación de pintura por rociado es el método más simple y veloz para recubrir áreas grandes y ofrece ventajas al dar aplicaciones uniformes, aun en superficies irregulares, haciendo más fácil el obtener un terminado liso. La pistola de rociado es una herramienta de precisión que atomiza la pintura con un patrón controlable; al atomizar se está rompiendo la pintura en pequeñas partículas las que se acumulan y fluyen conjuntamente. Existen varios métodos de rociado, entre los más usados tenemos: Rociado por aire o convencional Utiliza el aire comprimido para atomizar o romper una corriente de pintura. Este es el método más simple de usar. El material a baja presión fluye a través del pico de fluido y es atomizado o roto en partículas por medio de la presión del aire que proviene del casquillo de aire. Las pérdidas estimadas están en el rango de 15 - 30%. La alimentación es por dos maneras:


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




Alimentación por Succión Este es el equipo más simple y menos costoso, ideal para materiales medianos y ligeros, utilizado para pintar pequeñas áreas, adecuado cuando se requiere menos de un litro de pintura. Alimentación por presión Un flujo y una producción mayor, manejando materiales ligeros o pesados y un control más preciso que una pistola por succión. El tamaño del tanque puede variarse de 2 galones a 10 galones.

Figura # 22 – Pistola a succión y a presión

Rociado Airless El rociado airless trabaja con pintura presurizada, la pintura viaja a través de una manguera a una pistola airless y al encontrarse con un pequeño orificio y a alta presión en el rango de 1,700 a 7,000 Psi, causa que la pintura se atomize en pequeñas partículas. El nombre airless es por el hecho de que el aire no es usado para atomizar la pintura como en los equipos convencionales. En este equipo trabaja una bomba hidráulica que presuriza la pintura elevándole la presión. Este sistema proporciona más velocidad que el sistema convencional, con un mejor acabado. Las pérdidas estimadas están en el rango de 25 - 50% las que pueden ser minimizadas si se emplea una técnica de aplicación adecuada.


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Figura # 23 – Equipo airless

Equipo plural component. Este método de aplicación requiere un equipo especializado y una cuidadosa instalación al momento de su uso. Se requiere un entrenamiento previo. En este método de aplicación los componentes de la pintura son mezclados y proporcionalmente en forma automática por el equipo. Se emplea para pinturas con 100% de sólidos por volumen y con pot life muy cortos desde apenas 30 segundos o hasta algunos minutos.

Técnica de Aplicación con Rodillo y Brocha Como parte de los problemas que ocasiona el overspray, se decide pintar con brocha o rodillo. Dependiendo del tipo de pintura a utilizar; ya que existen recubrimientos especiales que son formulados para aplicar en rociado como las pinturas vinílicas, caucho clorado, epóxicas, poliuretanos y zinc inorgánico, etc., que llegan a secar rápido no permitiendo la repintabilidad. La elección dependerá de lo que se va a pintar. Con rodillo: áreas grandes, planas, tanques, edificios, techos, pisos, etc. Con brocha: estructuras, rack de tuberías, escaleras, pasarelas, y superficies pequeñas, etc. La Aplicación con Brocha Para obtener un trabajo de calidad lo primero es elegir la brocha correcta. Se debe considerar para la elección el tipo de pintura a usar, el tamaño y forma del objeto que se va a pintar y el acabado deseado.


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La brocha tiene que ser capaz de permanecer trabajable con el solvente que usa la pintura (no debe atacar las cerdas). Para áreas estrechas, las brochas con cerdas que terminan en ángulo. Las brochas pueden ser de cerda natural o sintética (nylon o poliéster). Como regla general, se usa brocha con cerdas natural para pinturas a base de solventes y brocha con cerdas sintéticas para pintura a base de agua. Los solventes llegan a suavizar o ablandar las cerdas sintéticas, llegando a hincharlas y pierden su rigidez. De igual modo las brochas con cerdas natural o pelo de animal son atacados por las pinturas a base de agua. Es importante usar brochas de alta calidad y mantenerlas en buenas condiciones. Las cerdas deben estar sueltas y limpias. Antes de pintar, remover todas las cerdas sueltas pasando varias veces las cerdas de la brocha en la palma de la mano como si se pintaran. También remover cualquier suciedad que hubiera en la brocha y con trapo industrial limpiar cualquier vestigio de pintura. Cuando se carga la brocha, introduzca las cerdas de la brocha hasta la mitad en la pintura. Golpear suavemente la brocha dentro del recipiente de pintura para remover el exceso de pintura. La idea es cargar la brocha con suficiente pintura y evitar que la pintura gotee o se desparrame cerca del lugar de trabajo. Aplique la pintura con pasadas suaves uniformes, repetidos en la misma dirección, usando el borde de la brocha. Mantener la brocha igual a un lápiz y brochar con pasadas suaves y repetidas en la misma dirección. Siempre pintar de las partes altas a las zonas bajas. Brochar desde las áreas no pintadas hacia las áreas pintadas. Usar suficiente pintura para obtener un acabado uniforme. No extienda demasiado la pintura hasta adelgazar el espesor de película, se debe controlar el espesor de película de pintura con el calibrador en húmedo. No pare el pintado hasta alcanzar una esquina, puerta, ventana para un mejor acabado. Evitar que la pintura seque en la brocha. Se debe tener cuidado del POT life de la pintura cuando estas son de múltiples componentes. El pot life va desde menos de una hora hasta mas de 8 horas, dependerá del tipo de pintura usada. Aun antes que la brocha pierda su rigidez, ellos gradualmente van perdiendo la flexibilidad. Es norma periódicamente limpiar la brocha en el solvente para el tipo de la pintura usada. La Aplicación con Rodillo Lo primero es elegir el rodillo correcto para realizar la tarea de pintar consultando al fabricante de pintura para el rodillo adecuado según el tipo de pintura. El alma del rodillo debe ser capaz de mantener su forma redonda, no absorber agua o solvente. Antes de usar el rodillo, frotar el rodillo seco para parar los pelos. Llene la pintura en una bandeja hasta la mitad. Cargar el rodillo uniformemente mediante movimientos hacia adelante y hacia atrás dentro de la bandeja con pintura. Primero pintar con brocha las esquinas, marcos de ventanas y otras protuberancias en una superficie plana, luego pintar las área planas con el rodillo. El acabado debe hacerse en una dirección para tener una apariencia uniforme. Al igual que la aplicación en brocha no parar de pintar hasta alcanzar una esquina, puerta o costura de soldadura. En superficies verticales, la primera pasada después de cada cargada con el rodillo debe ser hacia arriba. En superficies rugosas, en aceros con picadura por corrosión, haga ligera presión sobre el rodillo para que la pintura llene las depresiones de la superficie. Presionar solo en la pasada hacia arriba y no presione cuando baja para evitar los goteos.


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Para superficie rugosos se recomienda los rodillos de pelo largo con un mínimo de 3/4 pulgada. Los rodillos de pelo corto se recomiendan para los lados superficiales o de acabado.

Técnica de Aplicación por Rociado (Spray) La aplicación de pintura por rociado ofrece la ventaja de velocidad; una aplicación más uniforme, aún en superficie y formas irregulares; además reduce los costos cuando se compara con la pintura aplicada por brocha o rodillo. Los dos métodos más comunes de aplicación de pintura por rociado son: rociado con aire y rociado sin aire (airless). El método de rociado por aire usa el aire comprimido para atomizar la pintura. El método de rociado usa una bomba para presurizar la pintura a alta presión y forzarlo a pasar a través de un pequeño orificio que hay en la pistola ocasionando que la pintura se atomice. Técnica de Aplicación con Equipo Convencional de Atomización con Aire Los componentes son: . Compresor de aire . Separador de humedad . Manguera que suministra aire del compresor al tanque de pintura. . Regulador del aire con manómetro. . Contenedor de pintura. . Agitador para la pintura . Manguera que suministra pintura a la pistola. . Manguera de aire para la pistola atomizadora. . Pistola atomizadora de pintura (Ver figura # 22 - sistema con equipo convencional) El elemento más importante en el pintado por rociado con aire es la persona que opera la pistola. Es el responsable para aplicar la pintura, usando la mejor técnica y manteniendo el equipo en buenas condiciones. El compresor de aire deberá suministrar aire seco y limpio. En el volumen suficiente y a la presión adecuada. Generalmente la pistola atomizadora requiere de 15 a 20 CFM de aire comprimido, el agitador movido por aire requiere 10 a 15 CFM de aire comprimido. La presión de aire del compresor recomendado es de 90 a 100 Psi con una trampa para humedad. La manguera de aire del compresor al tanque de pintura debe estar en buenas condiciones y sin fuga. Su diámetro interno está basado en la longitud de la manguera y el número de pistolas atomizadoras, para una pistola se requiere un diámetro interno de 0.5 pulg. y hasta 15 mts. de largo. La manguera de aire a la pistola y la manguera que suministra pintura a la pistola se recomienda de 3/8 de pulgada y 5/16 pulgada de diámetro interno respectivamente. Ajuste del Equipo de Rociado Basado en el tipo de pintura, seleccionando el equipo adecuado (tamaño de las mangueras, tipo de pistola, boquilla, aguja y casquillo), tamaño del compresor, las mangueras adecuadas, se debe probar el equipo antes de pintar. Conectar el aire al equipo, la presión de pintura y de aire a la pistola debe estar en cero. Apretar el gatillo de la pistola. No debe salir ni aire ni pintura.


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Primero regule la presión del tanque de modo que el flujo de la pintura empiece a formar un flujo horizontal de 3 pies de largo desde la pistola atomizadora, hasta antes que empiece a caer, este es la presión correcta de la pintura para una rociada apropiada. Luego regular la presión de aire a la pistola (atomización) recomendado por el fabricante no debe haber caída de presión más de 15 Psi, de ocurrir esto la pistola presentara obstrucción el cual influirá en el acabado de la pintura aplicado. Se debe chequear el tamaño de la partícula atomizada de modo que la película aplicado tenga una apariencia húmeda y el overspray sea mínimo (por lo que se debe tratar de regular la presión de atomización a su nivel más bajo). Técnica de Aplicación para Rociado a Presión y Airless Mantener la pistola de 14 a 20 cm. de la superficie a pintar y mover el brazo para mantener la pistola a la misma distancia en todo momento. Empezar moviendo la pistola antes de apretar el gatillo al momento que se esta sobre lo que se quiere pintar y soltar el gatillo sin dejar de mover la pistola. No se debe arquear la pistola ya que nos se uniformaria el espesor de la película aplicada no será uniforme. Traslapar las pasadas 50% del anterior para obtener una película uniforme.

Figura # 24 – Técnica del rociado

Interpretación de Hojas Técnicas de Seguridad (MSDS) Las hojas técnicas de seguridad de los materiales (MSDS por su siglas en ingles) son preparadas y entregadas por los fabricantes de los materiales con la finalidad de informar a los usuarios sobre los riesgos potenciales del producto y las acciones a tomarse en caso de derrame, incendio o contacto peligroso. El formato ANSI Z400.1 divide en 16 secciones las MSDS, son las siguientes: Sección 1: Identificación del Producto Químico y de la Compañía Identifica: El producto, el fabricante y domicilio, teléfono de emergencia e información de contacto.


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Sección 2: Composición (Información sobre los Ingredientes) Proporciona la clase de producto (información para embarque) e identifica ingredientes peligrosos específicos, cantidad aproximada y numero de identidad CAS (Servicio del Compendio Químico). Sección 3: Identificación de Riesgo Incluye los efectos potenciales a la salud y una descripción sencilla del riesgo posible, inflame o Dañino si es inhalado por ejemplo. Sección 4: Primeros Auxilios Describe los procedimientos o instrucciones de primeros auxilios para emergencias, incluye también, efectos de exposición prolongada y síntomas peligrosos. Sección 5: Medidas para Combatir Incendios Describe las propiedades inflamables y los medios de extinción, incluyendo: detalles de medios adecuados para combatir incendios; instrucciones especiales para combatir incendios y riesgos inusuales de incendio y explosión. Sección 6: Medidas contra Fuga Accidental Describe las precauciones ambientales y procedimientos de limpieza de emergencia para derrames o fugas. Sección 7: Manejo y Almacenamiento Describe las precauciones que deben tomarse durante el manejo y el almacenamiento que incluyen: condiciones y temperatura limites de almacenamiento, instrucciones para el manejo durante el mezclado y precauciones para conservar la higiene y seguridad en el área del almacenamiento. Sección 8: Controles de Exposición y Protección Personal Incluye: medidas de ingeniería para reducir al mínimo la exposición; limites de exposición (TLV) para materiales peligrosos; EPP, etc. Sección 9: Propiedades Físicas y Químicas Describe la naturaleza física e información química del producto y se relaciona con el producto combinado y no con el ingrediente individual, incluye: apariencia y color, punto de ebullición, gravedad especifica, tasa de evaporación de solventes, punto de congelación, densidad del vapor, sólidos por volumen, solubilidad relativa en agua. Sección 10: Estabilidad y Reactividad Describe las condiciones bajo las cuales el producto es inestable, detalles de elementos con los que reaccionará, descripción de los productos esperados de la reacción.


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Sección 11: Información Toxicológica Describe los efectos médicos de la exposición al producto a largo como de corto plazo y la advertencia medicas específicas para cada caso. Sección 12: Información sobre Ecología Describe las advertencias relacionadas con el efecto potencial del producto en el ambiente y la lista de sustancias dañinas para el medio ambiente. Sección 13: Consideraciones sobre Disposición Describe las advertencias relacionadas con la disposición del producto y sus residuos o contenedores y la información relacionada con cualquier aspecto regulatorio especifico. Sección 14: Información sobre Transporte Describe las regulaciones específicas de transporte en la región a la que aplica la MSDS e incluye: categoría oficial del producto, clasificación por las autoridades y los códigos o nombres de identificación. Sección 15: Información Regulatoria Pueden incluir: Símbolos que deben mostrarse en las etiquetas, clasificación del producto, frases de riesgo, frases de seguridad y otras advertencias. Sección 16: Otra Información Incluye cualquier otra información que el fabricante considere relevante.

Definición de Parámetros de Hojas Técnicas. Generalmente las hojas técnicas de los revestimientos protectores poseen una serie de datos técnicos que es necesario conocer para poder evaluar las características, tanto físicas como químicas del producto, así como también su costo. A continuación definiremos los datos técnicos más resaltantes de una hoja técnica: Sólidos en Volumen (SV).- Es el porcentaje de sólidos que posee una pintura y es lo que realmente va a quedar en la superficie después de aplicada. Los sólidos por volumen es la cantidad de resina más pigmento que contiene el envase de pintura que se adquiere y determina el costo por metro cuadrado aplicado. Este dato aparece en las hojas técnicas en porcentaje. Véase figura # 5. Número de Componentes.- Es la cantidad de componentes que tiene una pintura; por ejemplo en el caso de las pinturas epóxicas de dos componentes se suele denominar: resina o parte A y catalizador (endurecedor) o parte B. Mecanismo de Curado.- Es la forma como llega a endurecer la película de pintura después de aplicada. Usualmente se denomina secado al tiempo que demora el solvente de la pintura en evaporar y curado al tiempo que transcurre después de evaporado el solvente hasta que la película de pintura alcance su dureza total.


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VOC (Volatile Organic Compound).- Descripción que se refiere a los Compuestos Orgánicos Volátiles (Solventes y Diluyentes) contenidos en la lata de pintura y que dañan la capa de ozono, el medio ambiente y la salud de los operarios. Lamentablemente en nuestro país no tenemos leyes que regulen la emisión de VOC ni tampoco normas que exijan el uso y manejo de pinturas con alto contenido de VOC como existe en USA y países europeos. Espesor de Película Seca (EPS o DFT). - Como su nombre lo indica, es el espesor de película que alcanza la pintura después de que esta ha secado completamente. El espesor de película seca se da en mils o en micrones. 1 mils = 1 milésima de pulgada (0.001") 1 mils = 25.4 micrones o micras. 40 mils = 1.0 milímetro. Numero de Capas (Coats).- Es él numero de capas que se recomienda para alcanzar el espesor seco del sistema. Rendimiento Teórico.- Es la cantidad de m2 o pie2 por galón que cubre una pintura al espesor recomendado sin considerar perdidas por aplicación. Rendimiento Practico.- Es el rendimiento teórico multiplicado por un factor de perdida que se estima de acuerdo al método de aplicación y otros parámetros que inciden en el rendimiento; tales como rugosidad de la superficie, método de aplicación, velocidad del viento, experiencia del personal aplicador, etc. Acabado.- Es la apariencia final de la pintura después de aplicada, pueden ser: brillante, semi- brillante, semi- mate y mate. Resistencia a la Temperatura.- Es la resistencia de la película de pintura a la temperatura, generalmente se especifican los valores máximos a los que pueden exponerse sin perder sus características físicas y químicas. Los valores de resistencia a la temperatura se dan en °C en seco y en húmedo, tanto en forma continúa como intermitente. Relación de Mezcla.- Es la relación de mezcla por volumen de una pintura (en el caso de dos o más componentes) y pueden ser 1 a 1, 1 a 4, 1 a 8, etc. Método de Aplicación.- Es la forma más adecuada de aplicación de la pintura para alcanzar su máxima performance. Puede ser a brocha, rodillo, pistola convencional o Airless. Tiempo de Secado y Repintado.- Es el tiempo que necesita una pintura para poder manipularla y/o repintarla. Usualmente se especifican los siguientes tiempos:  Al Tacto.- es el tiempo que toma el solvente para evaporar y se determina visualmente presionando el dedo índice sobre la superficie pintada, debiendo dejar ligera huella sin pintar el dedo.  Al Tacto Duro.- Es el tiempo necesario para poder manipular la estructura. Al presionar un dedo sobre la superficie pintada no debe dejar huella.  Tiempo de Repintado.- Es el tiempo en el cual puede aplicarse la capa siguiente sin afectar la capa anterior. En pinturas de dos componentes este tiempo es crítico debido a que si se excediera el tiempo máximo la película siguiente no podría adherir de forma eficiente.  Curado antes de Servicio.- Es el tiempo que necesita la pintura para que alcance su máxima resistencia física y química y/o a la inmersión. Pot Life.- Es el tiempo que dura la pintura después de mezclada (en pinturas de dos o más componentes). El Pot Life es inversamente proporcional a la temperatura ambiente, esto es, a mayor temperatura es menor el tiempo de duración de la mezcla. Condiciones Ambientales.- Es la temperatura ambiente a la cual se debe aplicar el revestimiento y en ningún caso debe ser menor a 3°C de la temperatura del punto de rocío.


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Punto de Rocío.- Es la temperatura de inicio de la condensación de la humedad ambiente. Este es un parámetro importante que se debe evaluar en zonas costeras donde la humedad relativa alcanza niveles mayores a 75%. Se evalúa con un equipo llamado Higrómetro.

Problemas de Inspección Los inspectores de recubrimientos generalmente están en una instalación o proyecto para hacer cumplir la especificación del recubrimiento y muchas veces se encuentran con problemas que afectan considerablemente el trabajo de inspección. Entre los problemas más frecuentes se encuentran:       

Una inadecuada o incompleta especificación y alcance del trabajo. Condiciones inseguras que ponen en riesgo la integridad del inspector. Personal inexperto para los trabajos de granallado y pintado asignado por el contratista. Almacenamiento de los materiales sin las condiciones mínimas requeridas. Equipamiento inadecuado o equipos en mal estado de funcionamiento. Pinturas con lotes vencidos. Falta de iluminación en ambientes cerrados.

Es importante que el inspector de recubrimientos realice una inspección previa al lugar del trabajo para identificar posibles problemas o condiciones inadecuadas debiendo familiarizarse completamente con los alrededores y la instalación misma, las cuales deben ser expuestas en la reunión previa al trabajo para su corrección. Los inspectores de recubrimientos deberían estudiar las especificaciones antes de la reunión previa y preparar un listado de preguntas y observaciones sobre cualquier fase del trabajo y no deberían salir de la reunión sin tener una comprensión clara y preferentemente por escrito de la especificación y cambios, modificaciones o renuncias si las hubiera; su autoridad en el trabajo y sus responsabilidades especificas en el trabajo.

Fallas en la Aplicación de los Recubrimientos La falla de los recubrimientos ocurre cuando ya no proporcionan la protección esperada o el servicio propuesto y pueden definirse como la degradación o deterioro de un sistema de recubrimientos o la corrosión del sustrato que ocurre más rápidamente que lo esperado en una condición particular de servicio. Muchas fallas están fuera del control del inspector de recubrimientos, pero se incluye su descripción para ampliar los conocimientos en este tema. Los recubrimientos podrían fallar prematuramente por varias razones:  Selección del recubrimiento inadecuado: se da cuando se selecciona un recubrimiento para un fin diferente a su formulación inicial o cuando se aplica sobre un sustrato diferente.


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Deficiente diseño o fabricación de la estructura: las soldaduras discontinuas, bordes afilados, cavidades, ángulos colocados espalda con espalda y problemas de diseño pueden conducir a fallas prematuras del recubrimiento. Formulación del recubrimiento: pueden ocurrir debido a ingredientes inadecuados, uso de ingredientes equivocados, etc. Entre ellos podemos encontrar: Tizamiento, Erosión, Agrietamiento (checking), Piel de cocodrilo, Agrietamiento severo (cracking), Arrugamiento, Falla Bacteriológica, Mala Formulación. Preparación inadecuada de la superficie: la inadecuada preparación de la superficie, la presencia de contaminantes visibles y no visibles, condensación, mil scale u óxidos, pueden afectar considerablemente la vida útil del recubrimiento. Inadecuados procedimientos de aplicación y mano de obra inexperta: la inadecuada técnica de aplicación pueden causar fallas tales como espesor insuficiente o irregular, puntos de alfiler (pinholes), sobrerociado (overspray), discontinuidades (holidays), cráteres (ojos de pescado) y agrietamiento tipo lodo seco (mudcracking). Aplicación en condiciones adversas: los recubrimientos no siempre se aplican en condiciones ideales encontrándose problemas de accesibilidad, altura, estructuras complicadas, etc. Problemas relacionados con el sustrato: superficies muy lisas, contaminantes atmosféricos sobre la superficie, superficies galvanizadas o recubiertas con zinc inorgánico, superficies de aluminio, madera o concreto. Problemas relacionados con la adhesión: la adherencia es uno de los atributos fundamentales de un recubrimiento y la protección a largo plazo depende en gran medida de la adhesión permanente del recubrimiento sobre el sustrato. Estas fallas pueden incluir: Ampollamiento, desprendimiento en laminas (peeling), desprendimiento en hojuelas (flaking) y delaminación entre capas. Falta de inspección y control de calidad: muchos errores de aplicación se cometen por la falta de cuidado en el trabajo, la inspección y el control de calidad adecuados, pueden proveer la verificación e identificación de errores antes que lleguen a ser importantes y provoquen una falla severa.

En la tabla 1, 2 y 3 se muestra el tipo de falla, la apariencia de la falla, la causa y la prevención del problema.


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CURSO PARA INSPECTOR DE RECUBRIMIENTOS - MODULO 1.pdf

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