Cabinas para Pintura Líquida

Más Productividad, Menos Contaminación

Existen sistemas desde 4 hasta $2.500 millones, según el tamaño, desarrollo tecnológico y características de la cabina.Con la instalación de esta solución, se consigue un acabado de pintura de máxima calidad trabajando en una atmósfera debidamente controlada, además se evita la exposición de los operadores para proteger su salud.

Cada vez más, en los procesos de pintura, es fundamental la adopción de medidas operativas que permitan disminuir al máximo la cantidad y peligrosidad de los subproductos, residuos y emisiones contaminantes generados en los talleres. Los altos estándares de calidad y competitividad que exige hoy la industria metalmecánica, motivan a las empresas a buscar, con afán, acabados perfectos; además, eficiencia y productividad al eliminar cualquier reproceso o repintado. Estos objetivos se consiguen, básicamente, con la instalación y adecuación de cabinas de pintura, para que además el operario ejecute su labor en un ambiente limpio y controlado.

Las cabinas se han convertido en componentes fundamentales en la industria, no sólo porque aportan ventajas de cara a garantizar excelentes acabados, sino también desde el punto de vista medio ambiental, ya que retienen la mayoría de las partículas de pintura y compuestos orgánicos volátiles (COV’s), y en el tema de prevención de riesgos laborales, pues permite al pintor trabajar en condiciones sanas y controladas.

Dado que las empresas están sometidas a una gran presión para que reduzcan sus emisiones y trabajen de forma limpia y responsable, hoy están muy en boga las soluciones y servicios optimizados para este campo. Según explica el ingeniero Alexander Buitrago, gerente general de Equintec Ltda, empresa fabricante de hornos y líneas para aplicación de pintura líquida y en polvo, “actualmente la tecnología de cabinas de pintura ofrece distintas posibilidades que se adaptan al espacio disponible, capacidad económica y las necesidades propias de los talleres.

De esta manera, el mercado ofrece múltiples opciones, desde instalaciones simples que sacan la contaminación de la zona de pintura al exterior, hasta modernos habitáculos que controlan la dirección y presión de las corrientes de aire, en forma homogénea y constante, a lo largo de la zona de aplicación, con múltiples niveles de filtros, panel de control electrónico, iluminación y temperatura controlada, cabinas con eficacia filtrante gravimétrica de 97 por ciento, aseguró Buitrago”.

Soluciones a la Medida

Para cada reto existe una solución adecuada; a medida que se requieran mejores rendimientos su complejidad y desarrollo tecnológico también aumentan, por lo general, las cabinas de pintura se pueden clasificar según el movimiento y la presión del aire en su interior, los sistemas de filtración que utilizan y el nivel y la calidad de producción que logran, generalmente el comercio ofrece los siguientes tipos:

Según el movimiento del aire: Son aquellas que dirigen el aire en una dirección determinada según las condiciones de aplicación, de seguridad y de resultados deseados. A su vez, éstas se dividen en tres tipos:

Descendentes: Aquellas que dirigen el aire de arriba hacia abajo ofreciendo como beneficios un mejor aprovechamiento de la gravedad, circulación de aire homogénea, mejor control de la filtración del aire y menor contaminación para el operario durante el proceso.

Ascendente: Estas conducen el aire de abajo hacia arriba, movimiento que genera los siguientes problemas: contamina el ambiente y produce en la pieza trabajada ‘fogueo’, pérdida de brillo y ‘piel naranja’.

Transversal: Son las que dirigen el aire diagonalmente y cuyo movimiento aporta como beneficios que no contamina al operario y puede trabajar con una sola unidad de extracción o dos, pero tiene igualmente como desventaja que no permite un control eficiente del aire y produce un contacto heterogéneo de la superficie con el aire.

Según la presión del aire: Estos sistemas tienen como función principal la extracción o inyección del aire y también se clasifican en tres clases:

Con presión negativa: La cabina básica, que puede ser cerrada o abierta, consigue mediante motores exteriores impulsar un sistema de ventiladores de tipo helicoidal para extraer y transportar el aire contaminado de la zona de pintura hacia los filtros, los cuales retienen las partículas sólidas y permiten el paso de los solventes al exterior. Este tipo de cabina, se fundamenta en la presión negativa que ejerce el extractor para absorber los residuos, se utiliza en aquellos trabajos en los que la calidad no es un factor preponderante y simplemente se necesita evitar la contaminación o el ‘fogueo’ con pintura en el área de trabajo.articulo-pinturaCon presión positiva: Esta es una configuración que por lo general es usada en zonas de preparación o alistamiento, la mayoría de veces no tienen pared permitiendo un fácil acceso de los materiales procesados a este lugar, la presión positiva impide que alguna partícula contaminante ingrese a la zona de preparación empujándola hacia afuera de esta. Cuando este tipo de cabina es cerrada y en ella se inyecta aire, existe un sistema de ductos que liberan la presión generada por la unidad introductora.

Con presión controlada: Es una combinación de los dos casos anteriores, tiene un sistema de inyección y de extracción que controla el fluido del aire que circula en el interior evitando que se produzcan presiones positivas o negativas, que favorece un ambiente totalmente limpio. Si el sistema tiene calefacción para acelerar el curado de pintura, el habitáculo es totalmente cerrado y homogéneo. Es un tipo de cabina muy equilibrado que incluso ofrece la opción de aplicar mayor cantidad de aire del que se extrae, para formar un sello invisible que se genera con una leve corriente positiva.

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Según el sistema de filtración: Las cabinas se clasifican, también, según el filtro que posean dadas las necesidades del refinamiento y purificación del aire; según los requerimientos es posible adaptar diferentes niveles de filtración. Con el nivel básico se retienen las partículas sólidas en filtros de cartón plegado ignífugo, filtros de poliéster y otros, especialmente diseñados para conducir y desviar la presión del aire y producir una pérdida de carga constante, para que sólo pase el solvente, mientras los sólidos (los pigmentos) son retenidos. Para ello se utilizan diferentes materiales para filtros: de cartón, poliéster, papel o lona. Si lo que se busca es un nivel de filtración más amplio que retenga incluso los compuestos tóxicos y volátiles, se utilizan filtros de carbón activo. En aquellas industrias de gran producción se emplean cabinas con filtros de agua, en las que, mediante una turbina se dirige el flujo del aire, cargado de partículas, hacia un sistema lavador con turbulencia, constituido por una cortina de agua, y un lavador central de alto rendimiento, ambos fabricados en acero inoxidable. Este lavado húmedo asegura una total retención de los pigmentos y los solventes gracias a la mezcla de aire y agua. En este tipo de cabinas se instalan, opcionalmente, sistemas de separadores de lodos, a modo de mantener constante la calidad del agua para su completa recirculación.

Según la forma de producción: Se definen según las necesidades de productividad del proceso.

Por baches: Se utiliza, generalmente, cuando la cantidad de piezas procesadas es baja, o cuando la producción tiene un carácter especializado. Se denomina por baches por que el lote se pinta por turnos: primero unas piezas específicas (por ejemplo mobiliario metálico), que luego se ubican en el área de secado y, mientras se secan, se pinta otro bache o grupo de piezas.

De túnel continuo: En el proceso continuo o en serie, mucho más especializado y tecnificado que el anterior, el operario no se desplaza para trabajar las piezas, pues éstas pasan frente a él gracias a una banda transportadora o grúas guías que se mueven a velocidad controlada. En realidad estas cabinas son túneles que reciben por una entrada la pieza y la entregan lista por otra.

Industriales y especiales: Este tipo de cabinas se emplean básicamente cuando la empresa enfrenta procesos complejos de pintura, necesita aplicar gran cantidad de recubrimiento o debe pintar productos de gran tamaño.

Un ‘Cuarto de Cirugía’ para Pintar

La cabina de pintura debe ser un lugar extremadamente limpio y ordenado, como un ‘cuarto de cirugía’, ya que es, indudablemente, uno de los factores que influyen en el acabado de las piezas; sin embargo, los expertos consideran que sería un grave error pensar que por el simple hecho de pintar en una buena cabina se pueden descuidar otros aspectos como la limpieza de la pieza o el uso adecuado de los implementos de trabajo por parte del operario, para garantizar que ninguna partícula de polvo haya quedado en la superficie a pintar. Es decir, el habitáculo de pintura debe ir acompañado de una política empresarial general para eliminar la contaminación y así sacar el mayor provecho de estos equipos.

Si el objetivo es garantizar la calidad, es fundamental la preparación previa tanto de las piezas como del operario, para ello, antes del proceso, en una zona de alistamiento se limpia completamente en material y el pintor se viste de manera apropiada para realizar el trabajo, lo que garantiza que no hayan partículas contaminantes que puedan estropear la pieza.

Componentes Básicos

Unidades de Movimiento de Aire: Son las encargadas de la ventilación de la cabina, es decir, de controlar ya sea por extracción o inducción, el flujo de aire y su velocidad, son muy importantes para evitar los problemas asociados con los excesos o deficiencias de aire. Por ejemplo, un defecto común al pintar es el rebote (overspray) que se forma precisamente cuando no se controla el flujo, la velocidad del aire y la presión de la pintura en la pistola. Se trata, específicamente, de las partículas que quedan en el aire, luego de cada aplicación de pintura, y que forman una “nube” que al acumularse cae sobre la pieza trabajada, sin fundirse, formando una capa irregular, no homogénea.

Sistema de filtración: Este depura el aire que entra y sale de la cabina al retener las partículas que dañan el acabado de la pintura. Para esto, el sistema realiza el trabajo de filtrado en dos etapas básicas: la primera con un prefiltro que retiene entre el 60 y el 70 por ciento de las partículas y la segunda, más minuciosa, que elimina hasta un 99 por ciento de ellas. De hecho, algunos filtros de nivel EU5 retienen partículas que no sobrepasan las 10 micras siendo imperceptibles al ojo humano.

Iluminación: Una de las unidades importantes de las cabinas de pintura es la iluminación. Dado que se trata de un cuarto aislado, casi hermético, éstas cuentan por lo general con una fuente de luz artificial potente que asegura por parte del operario, un excelente control visual del proceso y de la pieza pintada, disminuyendo el agotamiento visual y aumentando la productividad laboral, además permitiendo al pintor dar un excelente acabado al producto.

Tablero de control eléctrico: Este equipo cumple la función de controlar y minimizar las operaciones, las posibilidades de errores en el proceso y de ofrecer un sistema que anuncie a través de alarmas, fallas, paradas, saturaciones de filtros, además de accionar o apagar los elementos eléctricos; funciona como un sistema de información que reporta el estado de las operaciones efectuadas por la cabina, según los indicadores que interesan en un momento del proceso: reportes de parada de línea, curvas de secado, tiempo de operación de motores, indicadores de presión, además de otros indicadores como la velocidad, temperatura y nivel del aire y de la iluminación.

Sistema de calefacción: Se utiliza para elevar artificialmente la temperatura en la cabina, muy útil en el proceso de curado; para lo cual se utiliza un intercambiador de calor y una fuente de energía calorífica que pueden ser de vapor, resistencias eléctricas, querosene, de gas propano y, la opción más utilizada por su bajo costo y buena calidad de combustión, la de gas natural.

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Visto desde el ángulo constructivo, tienen gran importancia el espacio y el diseño, tanto del sistema de extracción e inyección de aire, como de la propia área de trabajo y de los componentes externos, de tal forma que se asegure la ausencia de turbulencias y sobrepresiones; además, el orden y la limpieza al interior de la cabina y la optimización de los espacios. Por lo general, la construcción de la cabina debe ser modular y. adicionalmente al sistema de filtración, cumplir con características técnicas especiales.

En este sentido, la cabina de pintado debe poseer un excelente sistema de iluminación que proporcione la cantidad y calidad de luz necesaria para un buen desarrollo del trabajo. Esta calidad de luz garantiza la correcta reproducción cromática con un espectro semejante a los patrones de la luz día, necesario para una completa percepción del color y la eliminación de sombras en la operación de pintado, ya que la calidad del acabado de cualquier pieza depende en gran medida de una aplicación homogé- nea. En cuanto a la cantidad de luz, el flujo luminoso debe ser de alrededor de 1.000 luxes (un lux es un flujo luminoso de 1 lúmen/m2 ), nunca inferior a 800 luxes a la altura del piso.

A la hora de fabricar la cabina de pintura es fundamental el uso de buenos aislantes térmicos y acústicos, tanto en los paneles que conforman el perímetro del recinto, como en la estructura que conforma el sistema de aire. Además, las paredes de la cabina deben tener un acabado que garantice inalteradas las características de funcionamiento a lo largo de su vida, 10/15 años o 15.000/20.000 horas de trabajo. Para ello, es recomendable aplicar en las paredes una capa de protección antiadherente que se pueda limpiar fácilmente con agua cada vez que este sucia y que no opaque la pintura de las paredes de la cabina.

Cabinas – Horno, una opción para el curado

Actualmente, son muy comunes las cabinas – horno, que actúan también como hornos de curado, que funcionan con gas-oil o gas natural, circulando el aire en su interior a una temperatura que oscila entre los 60 y los 80ºC, durante unos 45 minutos de secado, estas cabinas tienen dos fases de funcionamiento: una fase de pintado, con un determinado caudal de aporte de aire, a una velocidad determinada que puede estar por los 5m/s y con una temperatura interna de 20ºC; y una segunda fase de curado en la que el caudal y la velocidad pueden ser menores, y se eleva la temperatura entre 60-80 ºC. La temperatura interna y el caudal del aire dependen de factores como el tipo de pintura empleada, el material del elemento a pintar, su geometría y las normas que el proceso de pintura debe cumplir, el volumen de producción entre otros, en estos casos siempre se recomienda recibir asesoría del fabricante de la pintura.

Los desarrollos tecnológicos más recientes e interesantes van dirigidos a la reducción de tiempos y el aumento de la productividad, mediante el curado con equipos infrarrojos. Estos actúan de forma diferente al calentamiento por aire: se sitúa una pantalla emisora de radiación infrarroja cerca de la pieza a curar, la radiación emitida atraviesa el aire y la capa de pintura sin elevar la temperatura y llega hasta el metal, que sí absorbe la radiación y se calienta; el calentamiento de la pieza se trasmite a la película de pintura, de manera que el curado se realiza desde adentro hacia afuera, al contrario de lo que sucede con el sistema tradicional; los tiempos de curado se reducen considerablemente respecto del sistema convencional en cabina-horno. Existen otros sistemas infrarrojos catalíticos que curan la pintura en forma instantánea, no por calor sino a través de ondas emitidas por una pantalla infrarroja.

Los equipos de curado infrarrojo pueden ser muy variados en cuanto a su tamaño y longitud de onda emitida, desde pequeños equipos manuales, hasta instalaciones en cabina de pintura (arcos o túneles de curado o paneles laterales), pasando por instalaciones móviles. Éstos tienen su mayor campo de aplicación en el curado de pinturas de fondo (masillas y aparejos), dejando la cabina-horno exclusivamente para el pintado y curado de las pinturas de acabado. Entre las diferentes opciones existentes en el mercado colombiano, hay fabricantes que proveen habitáculos listos para instalar en diversos tamaños y características, y también hay empresas que ofrecen soluciones a la medida.

Recomendaciones

Para establecer cual tipo de cabina es la adecuada es necesario identificar las necesidades de la empresa y establecer el espacio y presupuesto con el que se cuenta, la calidad que se desea y la productividad de la planta.

Es importante concebir el proceso de pintura como una fase de la línea de producción, en la que todas las etapas deben adelantarse con cuidado y profesionalismo. Se recomienda ubicar las cabinas de pintura lo más lejos posible de las zonas que generan residuos y contaminación, por lo general, cerca del área de almacenamiento.

Mantenimiento

Siempre: Mantener limpias las paredes y el piso de la cabina para evitar la disminución de luz y la posibilidad de desprendimiento de polvo. Asegurarse de que en la cabina haya la adecuada presión, sustituyendo los filtros secos cuando estén sucios.

Cada semana: Limpiar y soplar con aire comprimido el filtro del generador, realizar el soplado desde el interior del filtro hacia afuera.

Cada tres meses: Controlar la tensión de las correas de transmisión.

Cada seis meses: Controlar los cojinetes del ventilador e inspeccionar las aspas, limpiarlas si es necesario.

Cada año: Repetir las operaciones previstas semestralmente, limpiar internamente los rodamientos del motor. Realizar un análisis de combustión y regular el CO2 , así como la presión del aire de combustión, esta operación deberá ser realizada por una empresa especializada.articulo pintura 4.jpg

De esta manera el usuario recibe asesoría personalizada del fabricante de cabinas, quien realiza previamente un estudio de minimización de la generación de residuos y emisiones contaminantes en el área de pintura y recomienda el modelo más adecuado, con respecto al volumen y la toxicidad de los gases, el nivel de producción, los requerimientos de calidad y la inversión.

El costo total de los equipos, incluyendo la asesoría y los diferentes accesorios, varía según el tamaño, desarrollo tecnológico y características de la cabina. Se pueden fabricar estructuras de presión negativa, abiertas y de pocos metros, para pintar pequeñas cantidades de piezas, aproximadamente con $5 millones, o grandes y sofisticadas instalaciones que funcionan como plantas de pintura en áreas de cientos de metros, las cuales superan los $2.500 millones; una cabina de presión controlada estándar de 3,5 metros de longitud, 2,2 metros de ancho y 2,5 metros de alto, con accesorios y aditamentos básicos cuesta entre $18 y $20 millones.

La aplicación de pintura es un proceso industrial complejo, ya que afronta simultáneamente diversos retos: conseguir un acabado de máxima calidad; prevenir imperfecciones como el ‘fogueo’, ‘ojo de pez’ y ‘piel de naranja’; disminuir las pérdidas de material; evitar la exposición de los operarios a los disolventes para proteger su salud; ahorrar energía; reducir los reprocesos y los tiempos muertos y cumplir con la normatividad medioambiental de tratamiento de componentes orgánicos volátiles y de ahorro de energía, en el caso de Colombia, con lo reglamentado en las normas OHSAS 18001 e ISO 14001.

Sin la implementación de sistemas de extracción y circulación de aire adecuados, aumenta el riesgo de afectación con los productos químicos utilizados en las operaciones de pintura, que son generalmente inflamables o combustibles, frecuentemente tóxicos y altamente reactivos o inestables. En muchas ocasiones, los vapores y el material sólido, producido en la zona aplicación de pinturas, contaminan áreas de trabajo aledañas o externas a las planta. Por todo lo anterior, las operaciones de pintura se consideran peligrosas, y a fin de reducir los riesgos deben tomarse las correspondientes medidas preventivas y protectoras.

Esto es especialmente necesario en los pequeños y medianos talleres; ya que, por lo general, las plantas pequeñas subestiman los efectos perjudiciales de los gases de pintura y simplemente los extraen y los sacan al medio ambiente sin filtrarlos, en tal sentido los daños producidos por ellos son, con frecuencia, mayores que los producidos por operaciones de gran volumen.

Fuentes:

Alexander Buitrago. Gerente general Equintec Ltda. gerencia@equintec.com

• Cabinas: Evolución en la Aplicación de Pintura.Revista M&M. Edición 52. Pág 107 – 114.

Visítenos en:Equintec LTDA

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