WWW.METALACTUAL.COM

MA

QU

INA

RIA

24

Uno de los pasos o procesos ms delicados en la lnea de produccin de una empresa del sector metalmecnico es la terminacin o finalizacin de productos porque, en dicha etapa, el industrial provee a la pieza de recubrimientos (Pintura, componentes especiales para proteger de oxida-cin, corrosin, entre otros) que le brindan resistencia a diferentes factores fsicos inherentes a su uso, adems de una presentacin esttica agradable que, en la mayora de los casos, es determinante para su comercializacin.

Existen variados equipos especializados para la aplicacin de dichos fluidos que brindan la posibilidad al industrial de realizar este proceso de una forma ms tecnificada. Es relevante mencionar que cada sistema de aplicacin (ver tabla 1.) maneja una eficiencia de transferencia diferente porcentaje de material aplicado que se adhiere a la pieza y cantidad que se volatiliza o desperdicia y su eleccin de-pender del requerimiento especfico de cada produccin.

Foto: www.guzga.cl

Airless: el Trabajo Bajo Alta PresinCarlos Elas Seplveda LozanoPeriodista Metal Actual

Ahorra hasta 30% ms producto que los sistemas de aplicacin convencionales.

Los equipos airless permiten aplicar fluidos con viscosidades altas que un equipo convencional no podra, gracias a las presiones elevadas que produce la bomba instalada en su estructura. Aunque dicha presin es generada por aire, este no tiene contacto con el fluido en el proceso de aplicacin.

Guillermo Martnez Luna*

25

WWW.METALACTUAL.COM

MAQUINARIA

El Fundamento Bsico En este caso en particular, se har nfasis en el sistema de aplicacin airless (sin aire, en espaol), una tecnologa que consiste en forzar el fluido, luego de aplicarle una gran presin hasta 9000 libras por pulga-da cuadrada (PSI), a pasar a travs de un orificio pequeo llamado bo-quilla, para atomizarlo y reducir el tamao de sus partculas, sin que el aire tenga contacto con el producto en ninguna fase del proceso, como ocurre con los sistemas convenciona-les y HVLP.

El sistema airless es muy empleado para trabajar productos cuyo acaba-do brillante no es de gran importan-cia (puentes, tuberas, estructuras para trabajos petroleros), y si lo son la duracin, adherencia y calidad del recubrimiento. El sistema deja en tono mate la superficie, porque los grnulos de insumo que expulsa son ms grandes, con el fin de cubrir una superficie mayor; por ello, es perti-nente tener claro qu caractersti-cas estticas requiere el producto, para elegir el adecuado sistema de aplicacin.

Cabe destacar que si el producto tambin requiere brillo, existe el sis-tema airless asistido por aire, el cual integra una pistola de aplicacin di-ferente a la del sistema airless, que posee una entrada adicional de aire para generar mayor presin y as fragmentar ms el producto, para brindarle el brillo a la superficie.

Tambin existen los equipos pluri-componentes, que dosifican y mez-clan electrnicamente los productos de manera exacta de acuerdo a lo requerido por el proceso realizado y luego los conduce directamente a la pistola para su aplicacin. Estos pueden ser utilizados con sistema airless o con sistemas convenciona-les si la viscosidad del producto no es alta; adems, mantienen la mez-cla dentro de los lmites de toleran-cia, y en caso de no hacerlo, detiene automticamente el proceso y deja de expulsar producto, para evitar que una mezcla errnea entre en contacto con la pieza.

Los equipos airless tienen un accio-namiento que es una bomba provis-ta de un motor neumtico, elctrico, a gasolina o hidrulico, segn sea el caso. Dicho motor mueve la bomba, sta succiona el material y lo eleva a alta presin para despus conducirlo

a la manguera conectada a la pis-tola, que expulsa el fluido a travs de una boquilla de tamao redu-cido para generar la atomizacin, por lo que en ningn momento hay contacto entre el aire y el fluido o insumo.

Cuando el producto entra en contacto con el aire, excesivamente, se presenta la sobrepulverizacin, es

decir, las partculas se fragmentan ms de lo necesario y al ser

expulsadas, en vez de adherirse a la pieza, generan una nube que se traduce en prdida de producto.

En un equipo accionado por aire comprimido, el motor y la bomba estn unidos por un eje, el aire que entra al motor llena una cmara, momento en el cual los intercam-biadores de posicin hacen circular el aire para que luego suba un plato y el eje se desplace (ascienda y des-cienda). El equipo succiona y entre-ga fluido, as el pistn est arriba o abajo (bomba doble efecto).

Los equipos ms utilizados en la in-dustria son los de motor neumtico, que pueden generar presiones de hasta 9000 psi, que les permite bom-bear hasta ocho galones de fluido por minuto, en el caso de los ms robustos, y mover insumos con gran cantidad de slidos, es decir, visco-sidades elevadas (hasta aproxima-damente 100 por ciento slidos por volumen).

Tabla 1. Diferentes Sistemas de AplicacinSistema Eficiencia de Transferencia

Convencional 25%

HVLP* 40%

Airless 50%

Airless Asistido por aire** 55%

Sistema electrosttico liquido 80%

electrosttica airless asistida 85%

*Siglas de alto volumen baja presin en ingls.**Igual al airless convencional, pero al final del proceso el producto entra en contacto con el aire para una mayor atomizacin y as dar un acabado ms brillante en la pieza.

Cuando el fluido sale por la boquilla a una presin elevada, ste se atomiza para llegar en partculas ms pequeas a la superficie de la pieza.

Fluido atomizado

Roto

Capa

Boquilla de aspercinsin aire

Grfica 1. Proceso de atomizacin del fluido

26 MAQUINARIA

WWW.METALACTUAL.COM

Cuerpo de la pistola

Bloqueo de disparador

Entrada de fluido

Disparador

Boquilla

Protector de la boquilla

Aguja del fluido

Por su parte, los de motor elctrico son ms usados en aplicaciones ar-quitectnicas por su versatilidad en tamao, y debido tambin a que slo pueden alcanzar una presin estndar de 3300 psi. En cuanto a los equipos que tienen motor a gasoli-na, diesel o hidrulico, su principal caracterstica es que pueden traba-jar en lugares al aire libre, sin necesi-dad de una fuente de energa exter-na. En estos cuatro tipos de equipos, solo es posible mover insumos con hasta 50 por ciento slidos, fluidos no tan viscosos.

La posibilidad de mover fluidos con mayor o menor viscosidad depende del nivel de presin que genere la bomba del equipo y para determi-narlo, el industrial debe calcular que por cada libra de presin de aire que entra al equipo, este lo transforma segn su capacidad; es decir, en un equipo de bomba relacin 70-1, por cada libra (psi) de aire suministrada a la bomba, sta elevar la presin del fluido a 70 libras (psi), as que si en dicho equipo airless es aplicada una presin de 100 libras, el equipo mover el fluido a 7000 psi, sin que en ningn momento, cabe recordar, tenga contacto con el aire.

En el mercado existen bombas rela-cin 1-1, 5-1, 15-1, 35-1, 70-1, 90-1, entre otras, que el industrial puede adquirir dependiendo las caracters-ticas de viscosidad del lquido a apli-car y el acabado esttico que desee de la pieza.

La variedad de bombas descrita apli-ca slo para equipos neumticos, porque todos los airless elctricos tienen una bomba equivalente a una neumtica relacin 33-1, que eleva cada psi de aire 33 veces ms en la presin del fluido.

Para el caso del sector metalmecni-co, que maneja productos de visco-sidades elevadas, es posible utilizar equipos airless de relaciones de pre-sin altas como 35-1, 70-1, 90-1, que son ms adecuados para productos con mayor cantidad de slidos.

Componentes que Forman el TodoOtra parte fundamental para una aplicacin idnea de producto, con airless, es la pistola y sus componen-tes, porque determina la cantidad de producto expulsado y la atomiza-cin final de este antes de ser aplica-do sobre la pieza.

Dadas las presiones manejadas en el sistema airless, las pistolas poseen caractersticas diferentes a las utili-zadas en los sistemas convenciona-les; una de ellas es su mecanismo de apertura y cierre para el paso de material, que ha sido diseado para que sea una sola pieza, con el fin de evitar el desgaste generado cuan-do una pieza est en contacto con otras, aumentar su vida til y hacer ms fcil su reemplazo en caso de avera. El material en que est hecha la pistola es acero inoxidable, que brinda mayor durabilidad en contac-to con materiales ms abrasivos.

As mismo, las boquillas diseadas para las pistolas utilizadas en los sis-temas airless son diferentes, poseen

un sistema llamado auto-reversible, que consiste en girar la boquilla para destaparla en casos que, por la gran cantidad de slidos de los flui-dos que expulsa, se tapone.

Las boquillas permiten graduar la in-tensidad de producto -hacen las ve-ces de reguladoras- , puesto que las pistolas especiales utilizadas en los equipos airless no poseen graduado-res de ningn tipo, por el diseo con menor componentes y piezas. La bo-quilla es la encargada de la velocidad de flujo del fluido y define el abanico de la aspersin del producto median-te el tamao y la forma de su orificio; puede girarse para que el abanico sea vertical u horizontal dependien-do el requerimiento (Grfica 3).

Dichas boquillas traen un nmero grabado en la superficie que infor-ma al operario las caractersticas para expulsar el producto, por ejem-plo, el nmero 517 se interpreta de la siguiente forma: el 5 multiplica-do por 2 es la cantidad de pulgadas de abanico que tiene la boquilla, en este caso 10 pulgadas (el primer nmero siempre se multiplica por dos y ese resultado es el tamao del

Partes de la pistola utilizada en el sistema airless

Cuando el operario oprime el disparador, se abre la vlvula de fluido para que ste fluya a la boquilla y sea expulsado.

WWW.METALACTUAL.COM

abanico del equipo); el 17 hace referencia al dimetro del orificio de la boquilla (0.017 milsimas de pulgada), dependiendo del tamao de este orificio, expulsa ms o menos cantidad de producto, entre ms grande, mayor cantidad de material evaca.

Segn la pieza a pintar, debe elegirse la boquilla adecua-da. Es recomendable que el tamao de la boquilla en el sistema airless, sea amplia para evitar su frecuente tapo-namiento y agilizar tiempos de produccin, dado que los materiales en que se especializa el airless tienen un alto contenido de slidos, ms viscosos.

Existen fabricantes de este tipo de equipos que diferen-cian las boquillas para trabajos pesados de aquellas para procesos que implican productos con menor cantidad de slidos; en ciertos casos, son nombradas XHD (Heavy Duty), que son hechas especialmente para bombas de relacin alta (70-1) y tienen un color diferente, frecuen-temente gris.

Es pertinente tener esta informacin en cuenta, ya que si una boquilla de caractersticas altas se instala en una pistola para trabajar a presiones inferiores (3000 psi o menos), no hay inconveniente, pero si la boquilla es para trabajar a presiones inferiores y es puesta en una pistola que soporte altas presiones, podra ocasionar un acci-dente en el sitio de trabajo.

Grfica 3. Forma del abanico segn orientacin de la boquilla.

Abaco vertical

Abaco horizontal

La boquilla puede ser girada para obtener un abanico vertical u horizontal, y as, segn la pieza trabajada, lograr mayor facilidad para aplicar el fluido.

28 MAQUINARIA

WWW.METALACTUAL.COM

Para Realizarlo CorrectamenteLa presin es uno de los factores fundamentales para garantizar una aplicacin correcta. La relacin de presin de los equipos siempre es estndar, pero el operario puede variar la presin en el compresor de entrada, en el caso de los equipos neumticos, para disminuir la pre-sin del equipo. Por ejemplo, si el operario maneja un equipo relacin 70-1 y siempre aplica 100 psi de pre-sin a dicha mquina para trabajar a 7000 psi, pero el producto que va a aplicar solo requiere 3500 psi de pre-sin para ser bombeado, el operario puede reducir la presin del com-presor que alimenta la bomba a 50 psi, y as obtendra el nivel adecuado de presin para aplicar su producto. Esta accin tambin alarga la vida til de la piezas del equipo, por-que no siempre van a trabajar a su mximo.

En el caso que el operario necesite aumentar la presin de fluido, debe

tener en cuenta la capacidad de pre-sin que soportan las mangueras de su equipo, porque pueden estallar en caso de sobrepasarla.

Otro factor determinante en el mo-mento de aplicacin con airless es el entorno; porque si es realizada en condiciones abiertas donde haya flujo de aire elevado, el solvente que lleva las partculas de pintura se evaporar ms rpido y por ende, la cantidad de material que llega a cu-brir la pieza va a ser menor, lo que genera desperdicio de producto.

As mismo, el operario debe tener presente que la viscosidad del pro-ducto que va a aplicar determina la presin que requiere y la boquilla adecuada: a mayor viscosidad, ms presin (mayor relacin de la bom-ba) y mayor dimetro de boquilla.

Aparte de lo anterior, para garan-tizar una buena aplicacin y que el producto quede esparcido unifor-memente en la superficie de la pie-za, es recomendable estar a una dis-tancia de 30 centmetros de la pieza.

Otro aspecto importante es garan-tizar la seguridad de quien maneja los equipos airless. La pistola de as-persin nunca debe apuntar a nin-guna persona o parte del cuerpo y los dedos no pueden colocarse so-bre la boquilla, debido a que por la presin a la que sale el fluido, ste puede ocasionar serias heridas y cor-tes que pueden conllevar a ampu-taciones. Por ello, es indispensable utilizar guantes, ropa y lentes de proteccin, as como los respirado-res especiales que recomiendan los fabricantes de fluidos y solventes.

Tambin es adecuado ubicar las mangueras en lugares donde no haya bordes filosos, superficies ca-lientes o partes movibles; y por ningn motivo debe modificarse el equipo, porque hacerlo puede oca-sionar accidentes en el lugar de tra-bajo. Las partes averiadas del siste-ma deben remplazarse totalmente para lograr un buen funcionamiento del equipo.

Ventajas y Desventajas del Sistema Airless La implementacin de estos equipos para trabajar piezas de metal au-menta la velocidad de produccin, puesto que no es necesario aplicar varias capas de producto sobre la pieza para que quede con la ter-minacin deseada, debido a que el equipo esprea mayor cantidad de producto y por ende cubre mayor superficie en cada pasada.

Cabe resaltar que lo anterior depen-de de la homogeneidad del abanico, la cantidad de producto expulsado y la calidad de la pistola misma.

Otra ventaja de la utilizacin del air-less en la industria metalmecnica es la reduccin de la polucin, que se traduce en menor desperdicio de material. Adems es evitado un compresor si el equipo es elctrico o a gasolina.

Aunque las viscosidades manejadas son elevadas, estos equipos pue-den trabajar a presiones menores y

Grfica 4. Condiciones para atomizacin del fluido

Condiciones principales que influyen para que la atomizacin del fluido sea mayor o menor y sus partculas sean ms grandes o de menor tamao.

29MAQUINARIA

aplicar los recubrimientos muy bien de igual manera, lo que brinda una buena alternativa al industrial, porque al momento de requerir aplicar un insumo de mayor cantidad de slidos puede hacerlo sin complicaciones con el sistema airless.

Bsicamente el objetivo fundamental del sistema airless es buscar ahorro de pintura al momento de su aplicacin.

Ahora bien, una de las desventajas ms importantes para adquirir los equipos airless es la inversin inicial relativa-mente alta que el industrial debe realizar para obtener el sistema. Adems del costo adicional de un compre-sor, en caso de los equipos neumticos, que produzca el caudal y la presin de aire necesarios, si el industrial no cuenta con el previamente.

Tambin es una limitante del sistema airless que el ope-rario no tenga el control sobre la cantidad de fluido, porque el disparador de la pistola activa el flujo tipo todo o nada, por lo que puede complicarse la aplicacin en partes pequeas de las piezas.

Otra desventaja que puede presentar este sistema es que por los niveles tan elevados de presin de los flui-dos, estos ocasionan un ndice elevado de desgaste en las partes clave del sistema por su abrasividad.

El sistema airless brinda una opcin al industrial para aplicar de manera rpida y eficiente los recubrimientos que requieran las piezas que produce; es un mtodo que evita desperdicios de material y proporciona calidad de acabado al utilizarlo de forma correcta.

Coautor

* Guillermo Martnez Luna. Asesor Industrial Divisin Equipos Especiales Neumtica del Caribe S.A. neucari.bogota@neucari.com

Citas

1) La viscosidad es la resistencia de un fluido a fluir; a mayor resistencia, ms viscoso el fluido. Por ejemplo, la grasa para ejes es ms viscosa que el aceite para motor, y este ltimo es ms viscoso que la gasolina.

Fuentes

Miguel ngel Corts. Asesor Industrial Divisin Equipos Especiales Neumtica del Caribe S.A. neucari.bogota@neucari.com

www.maquinariadepintura.blogspot.es