Repositorio Institucional de Documentos

MEMORIA P EDRO P EIRÓN R OMERO 03 DE SEPTIEMBRE DE 2012 ÍNDICE ÍNDICE CATAFORESIS i MEMORIA.............................................................................................................................................. 1 O BJETIVO .........................................................................................................................................................2 I NTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................................2 Ventajas de la cataforesis .................................................................................................................................. 3 C ARACTERÍSTICAS GENERALES PARA EL PINTADO POR CATAFORESIS .............................................................................4 Fundamentos de cataforesis.............................................................................................................................. 4 Resistencia de película y temperatura del baño................................................................................................ 7 Poder de penetración ........................................................................................................................................ 8 Condiciones necesarias para el pintado por cataforesis.................................................................................... 8 Instrumentación para controlar el proceso..................................................................................................... 11 Elementos que componen la estructura de la línea de pintado...................................................................... 12 D ESCRIPCIÓN DEL PROCESO INDUSTRIAL ...............................................................................................................13 Etapa de limpieza............................................................................................................................................. 13 Predesengrase ...................................................................................................................................... 14 Desengrase ........................................................................................................................................... 15 Parámetros de desengrase................................................................................................................... 16 Lavado con agua osmotizada........................................................................................................................... 17 Etapa de afinación ........................................................................................................................................... 18 Etapa de fosfatación ........................................................................................................................................ 21 Función de la película fosfática de zinc ................................................................................................ 22 Lavados con agua desmineralizada reciclada....................................................................................... 26 Preparación de las piezas .......................................................................................................... 27 Etapa de cataforesis......................................................................................................................................... 28 Características generales de la pintura................................................................................................. 28 Cuba de pintura.................................................................................................................................... 30 Circulación de pintura........................................................................................................................... 35 Refrigeración de la pintura................................................................................................................... 36 Agitación............................................................................................................................................... 37 Filtración............................................................................................................................................... 38 Cuba de almacenamiento..................................................................................................................... 41 Sistema de anolito ................................................................................................................................ 41 Etapa de ultrafiltración .................................................................................................................................... 43 Etapa de lavado ............................................................................................................................................... 45 Horno de polimerización.................................................................................................................................. 50 ÍNDICE CATAFORESIS ii D EFECTOS DEL PROCESO DE PINTADO ..................................................................................................................54 C ONTROL DE PARÁMETROS Y SU INFLUENCIA EN LA CALIDAD DE LA PINTURA ...............................................................66 C ONTROL DE LOS BAÑOS ...................................................................................................................................69 D ESCRIPCIÓN DE INSTALACIONES AUXILIARES ........................................................................................................70 E NSAYOS ........................................................................................................................................................70 Introducción..................................................................................................................................................... 70 Ensayos para piezas pintadas por cataforesis.................................................................................................. 71 El espesor......................................................................................................................................................... 71 Ensayos de corrosión de niebla salina ............................................................................................................. 75 Ensayo de abrasión con arena ......................................................................................................................... 79 Ensayo de resistencia al impacto de bolas....................................................................................................... 82 Ensayo de rayado............................................................................................................................................. 85 Ensayo de ataque de aceite ............................................................................................................................. 89 M EJORAS PROPUESTAS DURANTE EL PERIODO DE PRÁCTICAS ...................................................................................89 Protección de los contactos de la cuba de pintura.......................................................................................... 89 Burbujas de aire............................................................................................................................................... 91 Modificación de bastidores.............................................................................................................................. 94 Recoger piezas caidas en las cubas.................................................................................................................. 97 Cubrir bastidores ........................................................................................................................................... 100 M EDIO AMBIENTE ..........................................................................................................................................105 S ISTEMA DE SEGURIDAD ..................................................................................................................................105 P RESUPUESTO GENERAL ..................................................................................................................................106 C ONCLUSIONES ..............................................................................................................................................107 BIBLIOGRAFIA.................................................................................................................................... 108 Referencias bibliográficas .............................................................................................................................. 109 Bibliografía complementaria ......................................................................................................................... 110 Normas y especificaciones necesarias........................................................................................................... 110 MEMORIA MEMORIA CATAFORESIS 2 OBJETIVO El objetivo de este proyecto es conocer, controlar y mejorar todo el proceso de una línea de pintado por cataforesis. La línea donde he realizado todos estos estudios esta en la empresa GESTAMP situada en el Polígono del Pradillo en Pedrola (Zaragoza). INTRODUCCIÓN La pintura por cataforesis es una electrodeposición catódica, técnica de pintado hidrosoluble. El proceso está basado en el desplazamiento de partículas cargadas (pintura) dentro de un campo eléctrico, de cuyos polos, uno (cátodo) es la pieza a pintar y otro (ánodo) es un electrodo auxiliar (Cataforesis ≈ Desplazamiento hacia el cátodo). Se aplica únicamente a piezas metálicas por la necesidad de conducción de la corriente eléctrica y se consigue así una película de pintura uniforme garantizándose un pintado correcto, incluso en los interiores y cuerpos huecos, aportando una gran protección anticorrosiva y resistencia a deformaciones mecánicas (gravillonado, doblado, impactos, etc.…).La cataforesis es conocida como KTL, que se deriva de la terminología alemana "Dische Kath-Tauch Lackierung" Este proceso consiste en sumergir las piezas a pintar, en un baño de pintura diluida con agua, que mediante la aplicación de una corriente eléctrica y hasta una diferencia de potencial determinada se consigue el espesor de capa de pintura adecuado. Para garantizar la optimización del proceso, reducción de costes, el respeto por el medio ambiente y mejorar la calidad del producto pintado, es necesario tomar medidas que son esenciales durante el proceso. MEMORIA CATAFORESIS 3 Figura 1. Esquema de principio de electrodeposición catódica V ENTAJAS DE LA CATAFORESIS Ventajas de la cataforesis frente a otras técnicas utilizadas para el pintado de piezas: - Ahorro de costes. El sistema de aplicación de la electrodeposición es muy automatizado, lo que implica una reducción de los rechazos. - Alto rendimiento del material con unas pérdidas mínimas en comparación con otros sistemas de aplicación, tales como la pulverización de pinturas líquidas o en polvo. - Aumento de la productividad debido a los aumentos en la velocidad de la línea. - Uniformidad en los espesores. - Penetración en interiores de cuerpos huecos y por tanto mejores resistencia a la corrosión. - Reducción de las emisiones al medio ambiente. MEMORIA CATAFORESIS 4 Tabla 1. Propiedades de los productos catódicos-anódicos: PROPIEDADES ANÓDICA CATÓDICA Resistencia a la cámara de niebla salina más de 240 horas Si Si Resistencia a la cámara de niebla salina más de 1000 horas No Si Resistencia a los ultravioletas Si No/Si * Resistencia a álcalis No Si Poder de penetración Pobre Muy bueno Rango de color Bueno Bueno Resistencia química Pobre Buena *Algunos productos especiales satisfacen las condiciones requeridas. CARACTERÍSTICAS GENERALES PARA EL PINTADO POR CATAFORESIS F UNDAMENTOS DE CATAFORESIS Reacciones químicas básicas:  Disociación de la molécula de pintura provocada por la aplicación de la corriente continúa.  Reacciones en el cátodo: - Electrólisis del agua 2H 2 O + 2e - → 2 OH - + H 2 - Coagulación de la pintura En la zona próxima al cátodo, a causa del aumento de concentración de los iones hidroxilo provenientes de la electrólisis del agua, se produce un gran aumento del pH perdiendo estabilidad, la dispersión de la pintura y coagulado sobre la pieza metálica. MEMORIA CATAFORESIS 5 A medida que va coagulando la pintura, aumenta el espesor de la película depositada y por lo tanto su resistencia eléctrica, terminando la formación de película cuando ya no se alcanza la densidad mínima de corriente precisa para la deposición. Figura 2. Relación espesor e intensidad frente a tiempo El hidrógeno que se va produciendo en el cátodo por electrolisis del agua, atraviesa la capa de pintura que se va depositando, lo que permite la continuidad de cambios electroquímicos entre baño y cátodo.  Reacciones en el ánodo: - Electrólisis del agua 2H 2 O →4H + + O 2 ↑ + 4e - - Neutralización del ácido [R - COO] - + H + → R - COOH MEMORIA CATAFORESIS 12 accionados por una membrana sensible a la presión. La puesta en acción del interruptor se realiza por la compresión de una columna de aire cautiva en el tubo y cámara de presión debajo de la membrana. Una altura de agua entre 3 y 15 cm. sobre la entrada del tubo vertical será suficiente para actuar el interruptor.  Medida de presión Para la medida de la presión se utilizarán tubo Bourdon construidos en acero inoxidable compatible con ambientes corrosivos que no obstruyan la presión del sistema. E LEMENTOS QUE COMPONEN LA ESTRUCTURA DE LA LÍNEA DE PINTADO - Cadena - Chapa código binario - Lanza del carro - Portabastidor - Bastidor - Cubas de los baños Figura 4. Elementos que componen la estructura de pintado MEMORIA CATAFORESIS 13 DESCRIPCIÓN DEL PROCESO INDUSTRIAL Las piezas metálicas son introducidas en un túnel de tratamiento antes de procederse a su pintado. Se desengrasan mediante aspersión y/o inmersión en continuo, en un túnel constituido por cubas. Con el objeto de conseguir una calidad constante, la pulverización está concebida de modo que las piezas reciban la misma cantidad de producto activo por unidad de superficie. Figura 5. Piezas antes de empezar el proceso En este túnel se van a realizar las siguientes operaciones: E TAPA DE LIMPIEZA Cualquier resto de aceite presente en la superficie metálica durante el comienzo de la reacción retarda la deposición de fosfato y como consecuencia la película no será uniforme. El envejecimiento de estos aceites puede causar problemas en la limpieza ya que la naturaleza del aceite cambia. La mayoría de estos aceites no son totalmente saponificables haciendo la limpieza alcalina algunas veces inefectiva. Existen también problemas de compatibilidad entre los aceites y los detergentes usados en producción. Sería deseable disponer de un detergente para eliminar un aceite concreto, pero es imposible cuando nos enfrentamos, como es en el caso de la industria de automoción con diferentes tipos de superficies metálicas. Algunos aceites pueden ser corrosivos produciendo la oxidación del metal. MEMORIA CATAFORESIS 14 Un estudio de la compatibilidad de los aceites industriales con los agentes limpiadores disponibles en producción es esencial para la deposición de una película fosfática uniforme. Por consiguiente, es necesario que todos los materiales sean chequeados con productos desengrasantes y así verificar los posteriores efectos en la película de fosfato. En automoción se utilizan aceites con bases minerales o sintéticas, siempre exentas del fenómeno de degradación por la luz. Los tests de protección al exterior bajo cubierto son muy importantes para conocer la protección de los aceites a utilizar en cada planta en concreto. Predesengrase Su finalidad es la de eliminar los aceites, grasas de la embutición y partículas metálicas procedentes de los trabajos en el taller de chapa. Por razones de eficacia, este tratamiento se realiza en caliente. Se aplica por aspersión a través de una bomba y pulverizadores. En esta etapa, la pieza se lava con una solución alcalina caliente con el fin de eliminar los contaminantes que se han añadido a la pieza durante su proceso de fabricación, o en la hoja de acero laminado, incluso en la fábrica de acero. El aporte de contaminantes por las piezas es permanente y conviene renovar regularmente el baño, o proveerlo de una unidad de tratamiento. En todo caso, el baño debe ser permanentemente controlado tanto en el aspecto químico (pH, concentración) como en el físico (temperatura, presión de lavados) puesto que es la condición primordial para garantizar la calidad de los tratamientos posteriores. La contaminación producida es retirada de los baños de predesengrase y desengrase utilizando dos métodos: decantación para separar el aceite separado y filtración a través de un filtro banda para retirar las partículas metálicas y otros contaminantes sólidos. MEMORIA CATAFORESIS 15 Figura 6. Limpieza por aspersión Desengrase Tiene la misma función que el predesengrase, asegurar el perfecto desengrase de las piezas. Igual que el predesengrase, el líquido desengrasante está formado por un producto manufacturado de tensoactivos en base alcalina. Las instalaciones suelen disponer de tres baños, dos actúan por aspersión y el último por inmersión, la función de este último es eliminar el aceite que impregna el interior del objeto. El desengrase antes del fosfatado es de gran importancia, debido a que incluso las más finas películas de grasa y aceite que puedan quedar sobre las piezas contaminan el baño e impiden la buena fosfatación, dando lugar a la formación de recubrimientos poco uniformes y de pobre adherencia, pudiendo llegar a impedir totalmente la formación de la película. El proceso de desengrase puede realizarse por sistemas mecánicos, disolventes, químicos y mixtos. Este proceso puede eliminar grasa directamente o no, y en un término amplio puede emplearse para cualquier proceso de preparación de una superficie para su posterior procesado. Una característica muy importante es el punto de turbidez. El punto de turbidez es la temperatura a la cual un tensoactivo diluido en agua, cambia de un estado de disolución a un estado de suspensión parcial. El cambio se realiza de manera instantánea. MEMORIA CATAFORESIS 16 La temperatura ideal de trabajo es la temperatura a la cual mejor ejerce sus funciones y cuando menos espuma genera. Temperaturas por debajo del punto de turbidez generan espuma. En la planta se trabaja con temperaturas más altas al punto de turbidez, aunque la eficiencia es menor, la temperatura ayuda al proceso de desengrase y podemos minimizar los problemas de generación de espuma y pérdida de baños cuando existen disminuciones de temperatura debido a problemas de mantenimiento de calor en la instalación. Los tensoactivos disminuyen la tensión superficial del sistema y mejoran la mojabilidad del substrato pero generan espuma, por disminución de la tensión superficial del sistema detergente. Figura 7. Limpieza por inmersión Parámetros de desengrase Los tres parámetros básicos del proceso de desengrase son: Tiempo: Controlado por la velocidad de la línea. Temperatura: Temperaturas demasiado bajas reducen la eficacia del proceso de desengrase porque disminuyen la efectividad de los tensoactivos y de la base mineral. Para cada tipo de mezcla tensoactiva hay definida una temperatura de trabajo (Punto de Turbidez de la Mezcla Tensoactiva). Temperaturas demasiado altas causan marcas debido al secado entre etapas. MEMORIA CATAFORESIS 17 Concentración: Concentraciones demasiado altas provocan contaminación a las etapas posteriores y crean marcas (pobre estructura cristalina del fosfatado posterior). Los sustratos zincados pueden ser atacados a altas concentraciones. Concentraciones demasiado bajas provocan una deficiente eficacia del proceso de desengrase. La concentración es medida en Alcalinidad libre y Alcalinidad total y se miden de la siguiente manera.  Alcalinidad libre: Valorar 10 ml de baño con HCl 0,1 N en presencia de indicador fenolftaleina. El viraje se produce a un pH de 8.2, dato importante para la valoración potenciométrica. La Alcalinidad Libre da una idea del contenido de OH prevenientes de la hidrólisis de las materias primas.  Alcalinidad total: Valorar 10 ml de baño con HCl 0,1 N en presencia de indicador verde de bromocresol. El viraje se produce a un pH de 3.6, dato importante para la valoración potenciométrica. La Alcalinidad Total da una idea del contenido total de productos detergentes del baño. Y una variable adicional cuando el proceso es por aspersión: Presión L AVADO CON AGUA OSMOTIZADA Elimina el exceso de producto desengrasante que queda sobre las piezas. Para reducir costes este lavado se realiza con agua industrial. MEMORIA CATAFORESIS 18 Figura 8. Lavado de piezas E TAPA DE AFINACIÓN El propósito de la afinación es acelerar el proceso de fosfatación y proporcionar un método de control de la morfología y peso de capa de la película de fosfato depositada. Esto se consigue por la formación de una fina película adsorbida sobre la superficie metálica y que activa ésta superficie para proporcionar un área uniforme y densamente poblada de puntos de nucleación para la formación de cristales de fosfato. Debido a que son formados en un área limitada, el crecimiento de los cristales está limitado por los cristales adyacentes. Ya que el crecimiento es tridimensional, los cristales pequeños conducen a una fina y con bajo peso de capa película de fosfato. El producto de afinación, en forma de polvo, está formado por sales dobles de fluoruro de titanio mezclado con fosfatos. No es totalmente soluble en agua, sino que se comporta como una suspensión coloidal. Cuando se disuelve en agua, la sal de fosfato de Ti queda suspendida en el agua. Desafortunadamente, esta suspensión es mucho menos estable que las otras soluciones usadas en otras etapas del sistema de fosfatación, por lo que se deben de tomar precauciones especiales para el mantenimiento de éste baño en perfectas condiciones de operatividad. MEMORIA CATAFORESIS 19 Las sales de titanio forman un coloide, la suspensión de partículas de tamaño variable de este coloide, produce una atracción electrostática a las áreas catódicas, generando núcleos de de formación de cristales. La activación de un gran número de áreas conduce a un gran número de cristales, que disminuyen su tamaño por efecto de acumulación (fenómeno de acumulación cristalina de tamaños pequeños). Entendemos por áreas catódicas las áreas de potenciales eléctricos de cátodos y ánodos locales de todo sistema metálico. Los productos detergentes en general llevan a una reducción de estas áreas catódicas por disminución del potencial normal y son precisamente los productos de afinación que las vuelve a regenerar. El titanio en solución se presenta como Ti Total, (cantidad total de Ti), y Ti Activo, (cantidad de titanio soluble). El mejor producto de afinación es aquel que hace que el Titanio Total sea igual al Titanio Activo. Las sales de titanio se hidrolizan en el agua y en atmósferas húmedas provocando la agregación de las partículas coloidales en partículas más grandes. Por dicho motivo las soluciones frescas son las más deseables. En algunos casos puede ser recomendable la inyección de material fresco en un mojado final de la etapa de afinado. La suspensión de Ti en un baño de afinación es parcialmente estable, incluso bajo condiciones ideales, y el baño debe ser vaciado regularmente. Solamente es estable en ambientes alcalinos, por lo que el control del pH del baño y la prevención de contaminaciones ácidas (provenientes del baño de fosfatación) son críticos. Finalmente, debido a que el coloide presenta una afinidad por otros contaminantes del agua, sales de dureza (Ca 2+ y Mg 2+ ) o contaminaciones alcalinas de desengrases pueden desestabilizar la suspensión de afinador. Estas desestabilizaciones pueden conducir a la aglomeración de las partículas de Ti conduciendo a su precipitación en el fondo de la cuba de proceso. El proceso de afinación puede ser por aspersión o por inmersión, con un diseño de la cuba en concordancia con los diseños apropiados para las etapas de lavado. Independientemente de la cuba principal, los baños de afinación deben ser renovados a través de un anillo de lavado final. MEMORIA CATAFORESIS 20 Figura 9. Cuba de afinado Este lavado debiera ser alimentado a través de una conducción procedente del tanque principal, inyectando el afinador fresco en dicha conducción. Debiera también ser equipado con un punto de control posterior a la inyección del afinador para controlar la concentración de Ti. Figura 10. Afinador fresco MEMORIA CATAFORESIS 21 E TAPA DE FOSFATACIÓN La capa de fosfato constituye una buena base de anclaje para la pintura, siendo ésta una barrera suplementaria, aislante y no metálica, que limitará el efecto de la corrosión en caso de que se deteriore la película de pintura. Se necesita la adición de un acelerante para reducir el tiempo de tratamiento de la solución fosfatante. Bajo la denominación de acelerantes se encuadran los productos de adición que suelen ser por lo general peróxidos. El peróxido es un agente oxidante: Su propósito es oxidar el hierro presente en el baño después de la reacción de ataque de acero. El hierro generado, como fosfato ferroso, podría conducir al baño a tomar una apariencia oscura y podría conducir a la precipitación de formas cristalinas de fosfato de hierro en combinación con en el fosfato de zinc. Estas películas son más oscuras de tonalidad y con pesos fosfáticos mucho más altos. En presencia del peróxido, el fosfato ferroso soluble es inmediatamente oxidado a fosfato férrico insoluble, el cual precipita en el fondo del baño como lodo. Debe haber una relación entre acelerante y fosfato ya que cuanto más acelerante haya más precipitará (formando tortas de fosfato), se deposita más capa y consume más H 2 . En este proceso de fosfatación cristalina es preciso: - Baja concentración de sólidos en suspensión, lo que reduce la necesidad de renovación del baño. - Reducción drástica del volumen de lodos que se acumula en el baño, y la recirculación del líquido clarificado al tanque. Un sistema de depuración del líquido utilizado en el baño de fosfatación, tal y como se describe garantiza la reducción de costes, mediante el ahorro de agua y la reducción del gasto en la eliminación de residuos, por lo que se contribuye a la preservación del medio ambiente. La formación de las capas fosfáticas permite obtener un revestimiento cristalino sobre las superficies de hierro o acero. MEMORIA CATAFORESIS 28 La presencia de óxido y/o calamina influirá negativamente en la formación de una película uniforme. Se debe poner especial atención en los enjuagues ya que se pueden producir irregularidades en el recubrimiento. Lo más adecuado es lavar con aguas blandas y con gran caudal. Es importante que no existan partículas en suspensión y que los baños de lavado no están envejecidos y sucios para evitar contaminaciones en las siguientes etapas. E TAPA DE CATAFORESIS La electrodeposición catódica es una técnica de pintado por inmersión total en una pintura hidrosoluble. El proceso está basado en el desplazamiento de partículas cargadas (pintura) dentro de un campo eléctrico, de cuyos polos uno (cátodo) es la pieza a pintar y otro (ánodo) es un electrodo auxiliar (Cataforesis ≈ Desplazamiento hacia el cátodo). Características generales de la pintura La pintura de cataforesis está siempre compuesta de tres elementos principales: 1- Agua desmineralizada 2- Ligante catiónico 3- Pasta pigmentada Que se incorporan directamente sobre la pintura para compensar el consumo por el pintado de piezas, evaporaciones, arrastres, etc. Al ser tres componentes es posible una regulación de parámetros rápida y eficaz.  Agua desmineralizada: Es un agua tratada con intercambiadores de iones o por separación osmótica para que esté exenta de sales minerales que perjudiquen a la estabilidad de la pintura, al aspecto de la película electrodepositada o a la protección contra la corrosión de la pieza pintada. Es imperativo que su conductividad sea inferior a 10 μS/cm y esté exenta de microorganismos. Si es mayor de 10 μS/cm, aumenta la conductividad del agua por lo que la electrodeposición es más violenta, con lo que surgirían problemas. MEMORIA CATAFORESIS 29  Ligante catiónico: Es una resina generalmente epoxi (se utilizan también acrílicas y de otras naturalezas) con grupos nitrogenados neutralizados con un ácido para solubilizarla: La pintura es insoluble en agua, la terminación amina y el ácido la solubiliza con formación NH 4 + . Por su naturaleza catiónica es quien aporta a la pintura la propiedad de ser electrodepositada. Esta cadena epoxi porta grupos OH - que además de contribuir a la solubilidad en agua de la resina, constituyen los puntos de recirculación a través de grupos isocianatos aromáticos. El ligante incluye además de la resina, disolventes como Metoxipropanol, Butiglicol, Fenoxipropanol y agua desmineralizada y en su forma de suministro comercial es un líquido lechoso de baja viscosidad y un contenido en seco del 36% medido a 105 O C durante 3h. El ligante aporta las propiedades de flexibilidad, extensibilidad y de resistencia a deformaciones mecánicas de la película de pintura. Pintura tradicional  pH = 6,1 – 6,2 Pintura sin Pb  pH = 5,7 – 5,8  Pasta Pigmentada: Es el componente pigmentado de esta pintura y se obtiene por molienda de los distintos pigmentos con una resina epoxi modificada del mismo tipo que la del ligante. Los pigmentos se eligen teniendo en cuenta sus propiedades anticorrosivos, color, cubrición, etc. y en el momento de la coagulación de la pintura, quedan retenidos en la película de la resina debido a que llevan una carga superficial que asegura la unión pigmento – ligante y facilita el transporte del pigmento por el ligante hacia el cátodo (pieza a pintar). MEMORIA CATAFORESIS 30 La pasta incluye además de resina y pigmentos, disolventes como Butilglicol y agua desmineralizada y catalizadores de polimerización. En su forma de suministro comercial es un líquido generalmente gris o negro (puede ser de diferentes colores) con un contenido en seco que varía del 45% al 60% (medidos a 105 O C durante 3h) según el tipo de pintura que se trate. Para mantener correctamente los parámetros de la pintura de cataforesis se utilizan también diferentes aditivos de regulación de pH y disolventes, aunque en cantidades muy inferiores a la alimentación de pintura. Cuba de pintura La cuba de pintura está constituida de acero de construcción, revestido interiormente con un aislante eléctrico que normalmente suele ser una resina epoxi modificada o un poliéster, reforzado con fibra de vidrio. Este revestimiento debe tener compatibilidad química con la pintura y una resistencia eléctrica suficiente para evitar pérdidas de corriente. La pintura tiene tendencia a la decantación y para evitarlo está en una permanente agitación, en la superficie en sentido del transportador, para lo cual necesita un rebosadero a la salida de la cuba, y en el fondo en sentido inverso, a través de tuberías de entrada a cuba o unas rampas de agitación. Esto permite un movimiento continuo de la pintura en el baño. Figura 19. Representación de la cuba de pintura MEMORIA CATAFORESIS 31 Figura 20. Cuba de pintura Para evitar la formación de suciedad por secado de la pintura a lo largo de las paredes interiores de la cuba, es necesario mantener el nivel del baño constante. Para ello será preciso hacer las adiciones de Pasta y Ligante en continuo y compensar las pérdidas por evaporación y arrastres con adiciones de ultrafiltrado o agua desmineralizada. Figura 21. Distancias de seguridad dentro de la cuba MEMORIA CATAFORESIS 32 El rebosadero está diseñado de manera que exista una pequeña cascada entre el nivel de cuba y el mismo. De esta forma se asegura un arrastre de la espuma del baño así como una velocidad constante en superficie y uniforme, evitando la formación de remolinos que retengan la espuma y provoquen suciedad que sería arrastrada por las piezas que se pintan. Figura 22. Rebosadero de la cuba MEMORIA CATAFORESIS 33 Figura 23. Representación del rebosadero Es conveniente recubrir el rebosadero con una rejilla de material aislante que retenga los cuerpos extraños que puedan caer al baño y así evitar que sean aspirados por las bombas, e instalar en él también unas rampas de agitación. MEMORIA CATAFORESIS 34 Figura 24. Salida de las piezas de la cuba de pintado KTL Figura 25. Escurridos después de cuba de pintura MEMORIA CATAFORESIS 35 Circulación de pintura La circulación de pintura en la instalación tiene tres objetivos importantes: 1- Conservar la pintura en mezcla uniforme en la cuba y evitar la sedimentación de los pigmentos en las partes horizontales de la cuba y de las piezas. 2- Filtrar en continuo el baño de cataforesis para eliminar polvo, suciedad o granos que puedan provocar defectos de pintura y conservar así el baño siempre limpio. 3- Mantener el baño a la temperatura de trabajo eliminando las calorías desprendidas en la electrodeposición, en las bombas y por rozamiento en las tuberías. Para poder asegurar el buen funcionamiento de la planta, se deben utilizar by-pass para poder llevar a cabo operaciones de mantenimiento. El número de by-pass debe estar limitado a los estrictamente necesarios y su concepción debe evitar las bridas ciegas, fuente de sedimentación. Las válvulas de cierre de los circuitos de vaciado, purga y lavado, deben estar situadas lo más próximas como sea posible de la pintura en movimiento para evitar cualquier zona sin agitación. Figura 26. Situación de las válvulas El tipo de bomba recomendado es la centrífuga horizontal con cierres refrigerados con UFN. Presentan las ventajas siguientes: 1- No hay fuga de pintura por los cierres; si hay fuga hacia el exterior/interior de la bomba, no es más que una fuga de ultrafiltrado. 2- Está asegurada la estanqueidad a pesar de las variaciones de pérdida de carga causadas por el ensuciamiento de los filtros. 3- Se evita la aspiración de aire. MEMORIA CATAFORESIS 36 Las bombas de circulación de la pintura deben ser de doble cierre mecánico y deben ser tratadas con ultrafiltrado puro. Las superficies de cierre deben ser de carburo de tungsteno. Las velocidades de la bomba superiores a 1500 rpm deben ser evitados. Las tuberías de cataforesis deben estar inclinadas ligeramente para que se vacíen por gravedad cuando se vacíe el baño, y las reducciones de diámetro en función de los caudales para mantener la velocidad en el interior, deben ser de forma cónica para limitar las turbulencias y las sedimentaciones. A la hora de definir los circuitos hidráulicos debe ser considerada la posibilidad de utilización de ultrafiltrado nuevo para el lavado y la recuperación de pintura en los colectores y otras tuberías de transferencia. Esto supone un ahorro en pintura y en tratamiento de efluentes. Refrigeración de la pintura La temperatura del baño de pintura juega un papel muy importante en la aplicación de ésta en baños de electrodeposición. Tiene influencia sobre la extensibilidad, la repartición de espesores y la penetración, y por lo tanto la estabilidad de este parámetro condiciona calidad y coste. La energía necesaria para el recubrimiento y para el trabajo de circulación que realizan las bombas, aumentan la temperatura de la pintura de lo que deben ser tratado. Dependiendo del rango de temperatura al que se esté trabajando se aprecian considerables variaciones en el espesor de la pintura. Cuando la temperatura del baño es demasiado baja se producen bajos espesores en las piezas a pintar, superficies rugosas y cuando la temperatura es demasiado alta se produce un gran espesor en las piezas. Se presentan problemas de estabilidad en los baños, problemas en el ultrafiltrado y roturas de película. Normalmente, la temperatura óptima del trabajo oscila entre 28-36 O C. La refrigeración del baño deberá ser diseñada para las condiciones en las que hay que mantener la temperatura del baño. El sistema de refrigeración deberá ser construido en acero inoxidable. Debe haber un termómetro (cuyo emplazamiento habrá que definirlo de manera que nos permita asegurar la mejor regulación posible, pero generalmente en el intercambiador) que dé permanentemente información de la temperatura. MEMORIA CATAFORESIS 37 Agitación La agitación es generada por el retorno de los circuitos de filtración y regulación de temperatura, y el volumen mínimo movido debe ser de 2,5 veces el volumen del baño de cataforesis por hora. No se puede admitir la presencia de espuma en la zona de inmersión de cataforesis para evitar pequeñas zonas donde no se recubriría de pintura. En el fondo de la cuba, y en las pendientes de entrada y salida, y para asegurar una circulación a contracorriente en la zona baja, se colocan inyectores de efecto Venturi que permitan asegurar una buena agitación minimizando la potencia eléctrica. Estos deben estar instalados en tuberías situadas a unos 10 cm del fondo de la cuba y ligeramente orientados hacia el fondo, para evitar sedimentaciones y permitir un barrido correcto. Figura 27. Representación de inyectores Pueden instalarse inyectores complementarios a 20 cm de la superficie del baño en el sentido del transportador y a ambos lados de la cuba. Deben ser montados sobre una rótula para permitir su orientación correcta, y estar provistos de una válvula de regulación. MEMORIA CATAFORESIS 44 La ultrafiltración tiene tres objetivos: 1- Purgar el baño de impurezas solubles y envejecerlo bajando el contenido de disolventes. 2- Lavado de las piezas en cascada inversa, para la recuperación de pintura no electrodepositada. 3- Regeneración de los baños de lavado UFR (ultrafiltrado recircular) con UFN (ultrafiltrado nuevo). Figura 33. Circuito de ultrafiltración La eliminación de pequeñas cantidades de ultrafiltrado, para regular los mEq del ultrafiltrado, pueden ser efectuadas periódicamente en función de las características del baño. Estas no serán realizadas automáticamente y su efecto sobre la electrodeposición deberá ser controlado. Para más información mirar [Anexo nº 3] MEMORIA CATAFORESIS 45 E TAPA DE LAVADO El fin de los lavados es: 1- Eliminar de las piezas pintadas la mayor cantidad posible de pintura no electrodepositada y únicamente adherida o arrastrada. 2- Reducir los costos recuperando la pintura no electrodepositada. 3- Minimizar los vertidos de pintura. Para ello utilizamos una parte de la propia pintura, la producida por el sistema de ultrafiltración (ultrafiltrado) que contiene los mismos disolventes, consiguiéndose una máxima recuperación y un óptimo lavado, muy importante para evitar defectos. Es necesario que al menos una de las etapas de lavado sea por inmersión para vaciar bien los cuerpos huecos y debe ser de ultrafiltrado reciclado para recuperar esta pintura. Figura 34. Esquema de lavado de una línea de cataforesis UFR 0 = Ultrafiltrado Recirculado 0. UFR 1 = Ultrafiltrado Recirculado 1. UFR 2 = Ultrafiltrado Recirculado 2. UFR 3 = Ultrafiltrado Recirculado 3. MEMORIA CATAFORESIS 46 UFN = Ultrafiltrado Nuevo. ADR = Agua Desmineralizada Recirculada. ADN = Agua Desmineralizada Nueva.  Lavados con ultrafiltrado por aspersión e inmersión Al estar compuesto por los mismos disolventes extraídos de la pintura, es el producto óptimo para lavar las piezas en cascada inversa manteniendo un equilibrio adecuado de los diversos componentes. Figura 35. Lavado recirculado por aspersión MEMORIA CATAFORESIS 47 Figura 36. Lavado de ultrafiltrado Figura 37. Salida de las piezas del lavado de ultrafiltrado MEMORIA CATAFORESIS 48 La cuba de inmersión debe estar diseñada para permitir una inmersión completa del vehículo en el volumen menor posible. El principio de agitación es el mismo que para la cuba de pintura pero el sentido del movimiento debe ser opuesto. Debe ser posible la transferencia de la cuba de lavado por inmersión a la cuba de reserva del baño de cataforesis, no es indispensable tener una cuba de reserva específica. Figura 38. Lavado por inmersión  Lavados con agua desmineralizada Se utiliza agua desmineralizada, cuya conductividad debe ser como máximo de 10 µS. cm -1 (a 25 O C) en el punto de utilización. En el caso de decidirse por una etapa en inmersión con agua desmineralizada, ésta deberá estar situada después de la de UFN y antes de la aspersión de ADR (agua desmineralizada recirculada) recibiendo en cascada el rebose de la aspersión y con las mismas condiciones de diseño de construcción que la inmersión UFR2. MEMORIA CATAFORESIS 49 Figura 39. Lavado agua desmineralizada  Soplado de aire Eliminar las gotas que queden después de todo el proceso. Figura 40. Cuba de soplado MEMORIA CATAFORESIS 50  Escurridos Es necesario facilitar el escurrido de las piezas a la salida del túnel de lavado por un cambio de inclinación de estas últimas para limitar los arrastres y las gotas. Puede ser muy útil un soplado con aire comprimido para la eliminación del exceso de líquido de lavado. Figura 41. Escurrido después de lavados de ultrafiltración H ORNO DE POLIMERIZACIÓN El paso de la pieza pintada por el horno tiene por objeto la polimerización de la pintura, para alcanzar sus propiedades de protección química y resistencia mecánica. Los hornos industriales deben ser de convección para poder alcanzar una homogeneidad de temperatura en todas las partes de la pieza, siendo obligatorio un calentamiento indirecto. De esta manera los gases de la llama, del producto utilizado para la combustión (fuel o gas natural) no provocan un ensuciamiento ni del horno, ni de las piezas a polimerizar. MEMORIA CATAFORESIS 51 Los humos desprendidos en la etapa de secado contienen esencialmente éteres de glicoles siendo los compuestos más pesados plastificantes de tipo olefinas polietoxiladas y derivadas de resinas epoxidicas. El tratamiento de los humos puede ser realizado a través de un incinerador térmico, aprovechando los efluentes para después de atravesar un tramo a 750 O C, se aportan las calorías necesarias a los intercambiadores. La concentración de gases tóxicos de la combustión puede producir problemas de adherencia entre capas especialmente en piezas repintadas. Por ello hay que tener especial atención a los siguientes gases: CO, CO 2 , NO 2 , NO 3 , SO 2 y aerosoles de aceite. El aire nuevo debe ser precalentado antes de su introducción. La cantidad de aire nuevo debe ser 3-6 Kg por m 2 pintado. Las temperaturas de polimerización están en el orden de 150-200 O C dependiendo del producto y el tiempo de estancia, siendo el tiempo a temperatura objeto de 15-20 minutos. Es conveniente que el tiempo de subida a temperatura objeto esté sobre 10 minutos. Esto permitirá que las temperaturas en los soplados posteriores sean más bajas y los riesgos de sobreestufado en ciertas zonas de menor grosor de chapa. MEMORIA CATAFORESIS 52 Figura 42. Temperaturas en el horno Las líneas rojas representan las diferentes zonas del horno (dividido en 9 zonas). Las diferentes gráficas representan: - Línea azul es la temperatura de aire. - El resto son temperatura en distintos puntos de las piezas (3 en este caso) Los tiempos de horno mínimos para esta pintura polimerice bien, son los que te describo en la tabla de abajo, es decir, por ejemplo la pieza puede estar más de 45 min a 140ºC ó más de 30 min a 145ºC ó más de 20 minutos a 150ºC, con todo ello se cumple la especificación y las piezas salen correctamente polimerizadas. Figura 43. Tiempo y temperatura en el horno MEMORIA CATAFORESIS 53 Debe garantizar la polimerización de la pintura en las piezas gruesas sin generar sobreestufado en el exterior de la carrocería que provoquen pérdidas de espesor de pintura, aumento de consumos y aumento de los humos que originen granos y el ensuciamiento acelerado de los filtros. Figura 44. Horno de polimerización con incinerador Las paredes deben ser lisas y el techo no debe tener ningún tipo de refuerzo ni trampilla que pueda provocar caídas de polvo sobre la pieza y no debe tener ningún punto frío en el recinto para evitar condensaciones de materias orgánicas. En el caso de parada de cadena, los grupos de subida de temperatura deben poder regularse en posición de mantenimiento al cabo de un minuto. MEMORIA CATAFORESIS 60  Lavados pobres Gotas o marcas de lavado en las partes inferiores de las piezas. Causas comunes: Extracto seco del lavado con UF elevado, boquillas obstruidas, mala orientación de las boquillas. Figura 52. Lavados pobres MEMORIA CATAFORESIS 61  Zonas sin cubrir Substrato con zonas no cubiertas. Causas comunes: toma de tierra defectuosa, carga de piezas excesiva, sólidos del baño altos, disolventes bajos, conductibidad baja, sistema de cuelgue no adecuado o zonas de contacto malas Figura 53. Zonas sin cubrir MEMORIA CATAFORESIS 62  Recrecidos Exceso de espesor que normalmente se ve en las aristas de las piezas; a veces aparece como una ruptura. Causas comunes: Voltaje excesivo, cercanía del ánodo de la toma de contacto a la pieza. Figura 54. Recrecidos MEMORIA CATAFORESIS 63  Atrapamiento de aire Burbujas en zonas lisas, normalmente en las partes interiores de superficies horizontales. Causas comunes: Espuma, piezas con ángulos o zonas poco mojables por su geometría. Figura 55. Atrapamiento de aire MEMORIA CATAFORESIS 64  Redisolución Levantamiento fácil de la película húmeda, tocándola y/o en los lavados por aspersión. Causas comunes: Desengrase pobre, lavados muy agresivos (ácidos o con mucho disolvente), contaminación del baño. Figura 56. Redisolución MEMORIA CATAFORESIS 65  Cráteres Forma de cuenco con los bordes redondeados y levantados; puede ocurrir que se observe la base metálica sin cubrir en el centro del cráter. Causas comunes: los aceites incompatibles, lubricantes, siliconas, grasas que contaminan el baño de la pintura, los lavados o substratos. Figura 57. Cráteres MEMORIA CATAFORESIS 66 CONTROL DE PARÁMETROS Y SU INFLUENCIA EN LA CALIDAD DE LA PINTURA Para conseguir un revestimiento de calidad, uniforme y exento de defectos es preciso controlar con regularidad los parámetros de la pintura y así poder actuar de manera correcta antes de que la variación de alguno pueda afectar negativamente al resultado, o bien para poder modificarlos en función de variaciones en el proceso, siempre buscando la optimización de la calidad. Los parámetros que deben ser controlados en un baño de cataforesis con objeto de mantener sus condiciones correctoras de estabilidad y aplicabilidad son los siguientes: -Extracto seco (ES): Se entiende como extracto seco de una pintura el contenido en componentes, resinas y pigmentos sólidos que permanezcan después de calentar el producto a la temperatura especificada. Su determinación varía según las condiciones de tiempo y temperatura del ensayo. Valor bajo: Espesor de película bajo puesto que la pintura es menos rica en cationes y por lo tanto menos conductora. El poder de penetración también disminuye. - pH: Indica el grado de acidez o basicidad libre de la pintura. Su determinación presenta dificultades ya que la pintura es una dispersión de pigmentos en resina. Es necesaria una buena agitación para tener una lectura estable, y una limpieza meticulosa de los electrodos, para evitar obturaciones del diafragma y mantener la porosidad de la membrana de vidrio. Es importante el control de la acidez de la pintura porque influye grandemente sobre su estabilidad. Valor alto: Da lugar a la gelificación irreversible de la pintura. Valor bajo: Defectos en la capa formada mediante la aparición de marcas y origina espesores bajos. MEMORIA CATAFORESIS 67 - Conductividad: Representa una medida de la parte integrante de iones de una pintura de cataforesis. Indica el nivel de sales solubles que contiene el baño. A mayor cantidad de sales solubles, mayor conductividad del baño. Valores altos: Presencia de sales solubles prevenientes de arrastres del pretratamiento, agua mal desionizada, etc. Puede hacer descender la resistencia a niebla salina de la capa de pintura. Deben eliminarse a través del ultrafiltrado. - MEQ ácido: Indica la cantidad total de ácido (libre + combinado) presente en el baño. Se determina mediante una valoración de neutralización con una base fuerte, dando lugar a la sal correspondiente. Valor alto: Se regula a través del circuito de anolito. Valor bajo: Puede tener su causa en la existencia de pérdidas de ultrafiltrado. - MEQ básico: Indica la cantidad total de bases (aminas) presentes en el baño. Se determina mediante una valoración de neutralización con un ácido fuerte. Valor alto: Indica abundancia de fragmentos de resinas de bajo peso molecular. Se purifica el baño eliminándolos a través del ultrafiltrado. Valor bajo: Indica una excesiva depuración del baño debido a la eliminación de resinas de bajo peso molecular, a través del ultrafiltrado. - Relación Ligante/Pigmento Se puede regular en todo momento variando las adiciones de laca y pasta de cataforesis. Ha de establecerse una relación Ligante/Pigmento óptima en función de las características de la pintura de la pieza a pintar y de las condiciones de la instalación. Se determina mediante la extracción por disolución y centrifugación posterior, mediante un disolvente adecuado de la resina que existe en la muestra, quedando MEMORIA CATAFORESIS 68 un residuo que, una vez secado, nos da el contenido en pigmento, o bien a partir de las cenizas de las muestras obtenidas por calcinación. Valor alto/bajo: Originan diferencias en aspecto, propiedades de la película seca y respuesta a la tensión de la pintura. - Disolventes: Por su naturaleza química son glicoles. Son muy importantes a la hora de determinar las condiciones de temperatura y voltaje de trabajo. Tienen gran influencia sobre la temperatura de coalescencia de la película depositada e indirectamente en su aspecto. La temperatura de coalescencia es la temperatura a la que se produce la fusión de las micelas orgánicas que constituyen la dispersión de pintura y poder conseguir una película depositada uniforme. Para que esto sea posible, las micelas deben tener una viscosidad adecuada. Los disolventes que quedan retenidos en las micelas orgánicas son los que impiden que estas contengan una viscosidad excesiva y por tanto, hacen que la formación de película sea correcta. Si el contenido en disolventes es bajo, las micelas orgánicas se unen mal entre ellas, dando lugar a una capa con poros u otros defectos. Valor alto: Se regula por eliminación de ultrafiltrado. Valor bajo: El contenido en disolventes puede disminuir por envejecimiento del baño, evaporación arrastres, pérdidas de ultrafiltrado. Influye en espesores bajos y aspecto de película. Relación de los parámetros entre sí y con las propiedades de la capa de cataforesis. MEMORIA CATAFORESIS 69 Para más información mirar [Anexo nº 4] CONTROL DE LOS BAÑOS Normas a seguir para el control de la línea de tratamiento superficial (Desengrases, afinado, fosfatado, lavados, lavados con agua desmineralizada, pintura cataforética, aclarados y secado). El Departamento de Calidad es el responsable de mantener las condiciones de trabajo establecidas en el ámbito de aplicación de esta instrucción. El personal de laboratorio, toma muestras de los diferentes baños, con la periodicidad marcada en el plan de control. Para más información mirar [Anexo nº 5] MEMORIA CATAFORESIS 76 el pulverizado es continuo, la pieza está húmeda constantemente y por eso está sujeta a la corrosión constantemente. En resumen, el proceso es: • La cámara de niebla salina contiene bastidores de madera • Colocar la pieza en los bastidores de madera con un pequeño ángulo de inclinación. • El agua con 5% NaCl es bombeada de un tanque a las boquillas de pulverizado. • La solución humedecida es mezclada con aire comprimido en las boquillas. • El aire comprimido en las boquillas atomiza la solución NaCl en niebla. • Los calentadores mantienen la temperatura de la cabina a 35 O C. • La duración del ensayo es de 240 horas. • Las muestras se deben retirar cuidadosamente. • Después de retiradas, las muestras deben ser lavadas con agua a una temperatura no mayor a 38°C con el fin de eliminar la sal de la superficie. Se hace el análisis minucioso de los resultados arrojados por el ensayo de acuerdo a las especificaciones del material. Para reproducir los efectos de la corrosión, rayamos la capa de pintura haciendo una raya recta de 1 mm anchura y varios mm de longitud. Introducimos la pieza en la cámara de niebla salina y una vez transcurridas las 240 horas, la retiramos para poder apreciar cual ha sido la corrosión. La aparición del óxido color rojo en la pieza, significa que el recubrimiento ha sido consumido por la reacción de corrosión, y que se está iniciando la corrosión del metal base. MEMORIA CATAFORESIS 77 Como la especificación determina que es de Grado 4, la medida de la anchura de la corrosión media no puede exceder de 3 mm de la línea rayada anteriormente y se calcula de la siguiente forma: Wd = (d-d 0 )/2 Donde: d = Anchura de corrosión (valor medio) en mm d 0 = Anchura original de la línea rayada en mm (1 mm)  Calibrado de la instalación El rendimiento de la instalación se ha de comprobar por rociado y determinación de la pérdida de peso de chapas de acero. La pérdida de peso supone 140 a 160 g/m 2 de superficie de ensayo con un tiempo de ensayo de 96 horas. Figura 64. Cámara de niebla salina MEMORIA CATAFORESIS 78  Cantidad y distribución de la niebla pulverizada Sobre una superficie colectora horizontal de 80 ± 2 cm 2 , se tiene que recoger durante el ensayo 1,5 ± 0,2 ml/h del condensado; medidos con un recipiente colector colocado a la altura de la pieza de ensayo con una superficie colectora horizontal de 80 cm 2 . El condensado recogido tiene que contener 50 ± 5 g/l de NaCl. El valor del pH debe ser entre 6,5 – 7,5 a 23 O C. Figura 65. Pieza antes de introducirla en la cámara de niebla salina Figura 66. Pieza después de introducirla en la cámara de niebla salina MEMORIA CATAFORESIS 79  Interpretación del ensayo Se puede enumerar muchas razones por las cuales el ensayo de niebla salina no se relaciona con condiciones de exposición en el mundo real. Los dos puntos más significantes son: • La superficie de la pieza está húmeda constantemente, sin ciclo de secado, lo que no sucede en el campo o ambiente externo. • La temperatura de la cámara de ensayo es constante a 35 O C, lo que aumenta el transporte de agua, oxígeno y el ión cloruro comparado con el medio externo. Estas son situaciones inusuales y severas que raramente suceden en meteorización natural. E NSAYO DE ABRASIÓN CON ARENA Este ensayo sirve para determinar la resistencia a la abrasión de las capas de recubrimiento orgánico aplicadas a superficies de materiales básicos, metálicos o no. La resistencia a la abrasión de la capa de recubrimiento aplicada a un material, es la resistencia a la acción de la arena, que desde una altura determinada cae sobre la muestra sometida a ensayo, la cual presenta una inclinación también determinada. Se tomaran muestras cuadradas de al menos 20 mm de lado. Si los componentes fuesen menores, se juntarán sobre el soporte de muestras hasta que este conjunto pegado al soporte, alcance las dimensiones mínimas requeridas. La pintura, al ser sometida a ensayo de arenado, según norma GME 60400. Se utiliza arena de grano medio (entre 0,5 y 1 mm), según la norma DIN 1164 y es del grano equivalente al de la arena que ha quedado como residuo sobre la malla del tamiz. Dicho tamiz posee una malla de 0,8 mm. MEMORIA CATAFORESIS 80 La cantidad de arena para el ensayo dependerá del espesor de capa y por lo tanto será 0,7 l/µm Se desechará la arena que haya sido utilizada 100 veces, debiéndose proceder a su total renovación debido a la erosión que en ella se produce. La muestra se coloca sujeta en la chapa soporte formando un ángulo de 45 O y a una distancia de 25,4 mm (Sistema Métrico Decimal Inglés, por lo tanto 1 pulgada) en vertical de la boca inferior del tubo de salida. Este tubo de salida deberá estar montado verticalmente y unido rígidamente al conjunto de ensayo. Según el espesor de la capa de recubrimiento (16 µm), la cantidad de arena para el ensayo deberá ser dejada caer en forma ininterrumpida desde el depósito. La arena se deslizará a lo largo del tubo, cayendo sobre la muestra y resbalando desde ella a un recipiente adecuado. 16/0,7 = 23 vueltas Se le quita el recubrimiento a la pintura, por lo que ya no queda tan brillante la capa de recubrimiento de pintura. Valoración: La abrasión no debe llegar al sustrato. MEMORIA CATAFORESIS 81 Figura 67. Pieza antes de aplicarle el ensayo Figura 68. Arena de mar utilizada MEMORIA CATAFORESIS 82 Figura 69. Pieza después del ensayo E NSAYO DE RESISTENCIA AL IMPACTO DE BOLAS Este ensayo sirve para la determinación de la resistencia y choque de recubrimientos orgánicos que se han aplicado sobre materiales base metálicos o no metálicos. El método es aplicable a sistemas monocapa o multicapa. La resistencia al impacto según este método de ensayo, según norma GME 60407, está definida como la resistencia de un recubrimiento orgánico contra la acción de bolas de acero templadas que caen desde una altura definida sobre una probeta fijada bajo una determinada inclinación. Permite conocer la aparición de grietas, resistencia al choque, flexibilidad, adherencia, curado, etc.….del recubrimiento. Colocar la masa de impacto a la altura indicada y soltar, estudiando visualmente las posibles grietas. Para ver el límite de aguante, se pueden ir haciendo ensayos subiendo la altura, hasta que se consiga el agrietamiento. Necesita soportar 24 vueltas para poder certificar que el recubrimiento de la pintura es el adecuado. MEMORIA CATAFORESIS 83 Se emplean bolas de 10 mm de diámetro de acero de rodamientos templadas, lijadas y pulidas. El soporte para la fijación de la probeta en el aparato de ensayo está diseñado de modo que la probeta está inclinada en un ángulo de 30º con respecto a la horizontal y la altura de caída de las bolas sobre el recubrimiento vale 400 mm. Se cargan 1000 bolas de ensayo en el depósito. Las bolas golpean aproximadamente en el centro de la muestra en un área de 30 mm de diámetro sobre la superficie del recubrimiento. Por la inclinación de la probeta, se desvía el haz de bolas después del impacto de modo que cada bola golpea sólo una vez y cae después en el depósito colector. Valoración: La capa de cataforesis no debe desprenderse, pero puede llegar a formar ampollas y burbujas. Figura 70. Máquina para realizar el ensayo MEMORIA CATAFORESIS 84 Figura 71. Pieza antes del ensayo Figura 72. Pieza después del ensayo MEMORIA CATAFORESIS 85 E NSAYO DE RAYADO La adherencia de un recubrimiento sobre la base es de suma importancia tanto para el comportamiento mecánico, como también anticorrosiva. Se determina la adherencia realizando cortes continuos rectangulares que llegan hasta la base, formando un enrejado. Existen 2 peines para rayar: 1mm (<60µm) 2mm (>60µm) Para nuestro caso (16 µm) se utiliza el tipo A de 1 mm. La adherencia es la fuerza de enlace existente entre una película seca y el sustrato sobre el que se encuentra aplicada. El método más común para determinar el grado de adherencia es el ensayo de corte enrejado según la norma GME 60401. Consiste en realizar, sobre la superficie seca, dos cortes cruzados y perpendiculares, con un peine rayador. Se forma así un enrejado de cuadros. Posteriormente, se cepilla la cuadrícula y se observa si se han producido desconchados en los ángulos. El ensayo se puede hacer aún más riguroso, recubriendo la cuadrícula con una cinta autoadhesiva y después desprendiéndola con un movimiento rápido. Dependiendo del comportamiento de los cortes, se establece una clasificación entre 0 y 4. El "0" se asigna a cortes perfectos, sin ningún desprendimiento y el "4" a desprendimientos de película superiores al 35% del área cuadriculada. Este ensayo debe realizarse a recepción y después de un número de horas en corrosión que vendrán indicadas por el plano (en este caso 144 horas). MEMORIA CATAFORESIS 92 Figura 83. Pieza sin burbujas Figura 84. Cuba de pintura con bastidor MEMORIA CATAFORESIS 93 Figura 85. Elevación derecha Figura 86. Elevación izquierda MEMORIA CATAFORESIS 94 Figura 87. Esquema de compresores En 2010 hubo un 5% de defectos por burbuja, mientras que después de la aplicación de esta mejora, en 2011 hubo un 2% de defectos. Defectos por burbuja 0 1 2 3 4 5 6 2010 2011 Años Porcentaje % Defectos Figura 88. Defectos por burbujas M ODIFICACIÓN DE BASTIDORES Actualmente alguna pieza cae dentro de la cuba debido al mal posicionamiento y al movimiento de las piezas durante el trayecto en la línea de pintura. Se propone modificar los bastidores suplementándolos con una varilla de ajuste con las piezas, para asegurar que no puedan moverse ni caerse. MEMORIA CATAFORESIS 95 Figura 89. Modificación inferior Figura 90. Modificación lateral MEMORIA CATAFORESIS 96 Figura 91. Ajuste En 2010 hubo un 0,1% de defectos por piezas caídas en la cuba, mientras que después de la aplicación de esta mejora, en 2011 hubo un 0,02% de defectos. Además, se mejora el riesgo humano que a la larga puede llegar a ser muy ventajoso en cuanto a tema de bajas de operarios. Defectos por modificación de bastidores 0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 2010 2011 Años Porcentaje % Defectos Figura 92. Defectos por modificación de bastidores MEMORIA CATAFORESIS 97 R ECOGER PIEZAS CAIDAS EN LAS CUBAS Antes de la implementación de la mejora las piezas caídas en la cuba se recogían con un gancho. Se propone realizar una barra con un imán en la punta para que se adhieran a la barra y sacarlas fácilmente. Figura 93. Gancho MEMORIA CATAFORESIS 98 Figura 94. Imán Figura 95. Funcionamiento imán MEMORIA CATAFORESIS 99 Otra propuesta es realizar una rejilla dentro de la cuba sujeta a las cuatro esquinas mediante unas cadenas, para recoger las piezas que caen y sacarlas elevando la rejilla con el transportador. Figura 96. Medidas de la cuba 3 1,1m 2,2m 33 3,4m MEMORIA CATAFORESIS 100 Figura 97. Medidas bastidor C UBRIR BASTIDORES Las piezas se manchan de grasa procedente de la cadena durante el proceso. 0,9m 3,0m 1, 9m MEMORIA CATAFORESIS 101 Figura 98. Cadena por la que van colgados los bastidores MEMORIA CATAFORESIS 108 BIBLIOGRAFIA MEMORIA CATAFORESIS 109 En este listado se va a listar todos los libros, reportajes, etc, que han sido consultados para la elaboración del presente proyecto. - Revista MERCADO. Artículo sobre cataforesis. - Revista TÉCNICA AUTO. Pintar para proteger (Páginas 70, 71 y 72). - Catálogo de cataforesis de pinturas titanlux. - Manuales técnicos de la instrucción para conservación de energía. Tomo 2. Generación de vapor. - Seminario avanzado de pinturas de electrodeposición catódica BASF Coating S.A. - Electrodeposition for industrial Metal Finishing. BASF coatings. -Manual de bombas. Diseño, aplicación, especificaciones, operación y mantenimiento. Igor J.Karassik, William C. Krutzch, Warren H. Fraser. Edit: Mc Graw-Hill, 1976. - Manual del Ingeniero Químico. Tomos I y II. Editorial Mc Graw-Hill. -Hornos industriales. Nicolas P. Waganoff. Editorial Librería Mitre. -Hornos industriales. Volumen I y II. W. Trinks y M.H. Mawhioney. Urmo s.a. de Ediciones. -Enciclopedia de la Química Industrial. F.Ullam. -Control e instrumentación de procesos químicos. Ollero de Castro, P y Fernández Camacho. -Materiales de la Ingeniería Química. L. Piati. Editorial Urmo. -Manual de electrodeposición de PPG. -Manual de electrodeposición de Dupont. R EFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] BILURBINA, L. Corrosión y Protección, Barcelona. EDICIONS UPC, 2003. [2] [http:// www.ethno-expo.ch/flugrost/flugrost_eng.htm - 8k, 25 octubre] [3] Especificación técnica Opel – Tunel tratamiento superficies, lavado de carrocerías, KTL, masillas, Basf Coating Technology, manual de Ingeniero en Servicio Técnico en Pinturas, manual de Instrucciones de Vehículos MEMORIA CATAFORESIS 110 [4] GASZNER, K., N. H.,K. T, The effects of bird droppings, insects and tree resins on automotive coatings. Business Briefing: Global Automotive Manufacturing & Technology 2003. [5] VON DER KERKHOFF,P., HAAGEN, H. Lackschadenkatalog. Catalogue of paint damage types. Alemania: Vogel, 1995. B IBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA ASTOR, J. Minerales básicos, Barcelona: EDUNSA, 1991. SHIBATA, K., H.K., K. Y., Rapgard-F Protective Film for Automotive. Nitto Denko Technical report 84 Vol. 41, 2003. Especificaciones Técnicas TESA TAPE. LAMM, D., TESA 50530. Temporary Protection for freshly painted Surfaces N ORMAS Y ESPECIFICACIONES NECESARIAS Normas y especificaciones de obligado cumplimiento para poder llevar a cabo el proyecto. - Normativa a la que se ajusta la máquina: Directiva de seguridad de Máquinas 89/392/CEE y sus modificaciones: 91/368/CEE, 93/44/CEE y 93/68/CEE Directiva sobre Material Eléctrico 73/23/CEE Directiva de la Compatibilidad Electromagnética 89/336/CEE - Normas armonizadas aplicadas y especificaciones técnicas que se hayan utilizado. UNE EN 292-1:1993 Conceptos básicos, principios generales para el diseño. Parte – 1: Terminología básica, metodología. MEMORIA CATAFORESIS 111 UNE EN 292-2:1993 Conceptos básicos, principios generales para el diseño. Parte – 2: Principios y especificaciones técnicas. UNE EN 294:1993 Distancias de seguridad para impedir que se alcancen zonas peligrosas con los miembros superiores. UNE EN 418:1993 Equipo de parada de emergencia, aspectos funcionales. Principios para el diseño. UNE EN 602041-1:1992 Equipo eléctrico en las máquinas. Parte – 1: Requisitos generales UNE EN 294:1993 Distancia de seguridad para impedir que se alcancen zonas peligrosas con los miembros superiores UNE EN 953:1998 Resguardos. Requisitos generales para el diseño y construcción de resguardos fijos y móviles. UNE EN 954:1997 Partes de los sistemas de mando relativos a la seguridad. Parte – 1: Principios generales para el diseño.  General - Real Decreto 2135/80 de 26 de septiembre sobre liberalización industrial y Orden de 19 de Diciembre de 1980 que lo desarrolla. - Reglamento de Actividades Molestas, Insalubres, Nocivas y Peligrosas. Decreto 2419/1961 (BOE 7 de diciembre de 1961), correcciones e instrucciones sobre el mismo. MEMORIA CATAFORESIS 112 - Orden del Ministerio de Trabajo del 9 de marzo de 1971, por la que se aprueba la Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el trabajo. - Ley 16/2002 de 1 de julio, de prevención y control integrados de la contaminación.  Para centros de transformación - Reglamento sobre Condiciones Técnicas y Garantías de Seguridad en Centrales Eléctricas, Subestaciones y Centros de Transformación, aprobada por O.M. del 8 de julio de 1984, BOE núm.183. - Normas particulares y de normalización de la Empresa Suministradora de Energía, ELECTRICAS REUNIDAS DE ZARAGOZA, S.A. - Reglamento Técnico de Líneas Eléctricas Aéreas de A.T. (Decreto del 28 de Noviembre de 1968, núm. 3151).  Para instalaciones en baja tensión - Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión, aprobado por Decreto 842/2002 de 2 de Agosto, e Instrucciones Técnicas Complementarias al mismo (ITC) BT 01 a BT 51. - Normas particulares y de normalización de la Empresa Suministradora de Energía, ENDESA DISTRIBUCIÓN ELÉCTRICA, S.L.U. - La ejecución de las obras se realizará teniendo en cuenta la Ordenanza General de Seguridad e Higiene en el Trabajo de fecha 09.03.71. - Reglamento de Actividades Molestas, Insalubres, Nocivas y Peligrosas. - Reglamento de Verificaciones Eléctricas y Regularidad en el Suministro de Energía.  Para instalaciones de aire comprimido - Reglamento de Aparatos a Presión (Real Decreto 1244 de 4 de abril de 1979, Real Decreto 1504 de 23 de noviembre de 1990) e Instrucciones Técnicas Complementarias. - Real Decreto 473/1988 de 30 de marzo, por el que se dictan las disposiciones de aplicación de la Directiva del Consejo de las Comunidades Europeas 77/767 CEE sobre Aparatos a Presión. MEMORIA CATAFORESIS 113  Para instalaciones de calefacción/ refrigeración - Real Decreto 1751/1998 de 31 de julio de 1998. Aprobación del Reglamento de Instalaciones Térmicas en los Edificios (RITE) y sus Instrucciones Técnicas Complementarias. - Norma básica de la edificación, Condiciones Térmicas de los Edificios, aprobada por Real Decreto 2429/79 de 6 de julio. - Reglamento de seguridad para plantas e instalaciones frigoríficas (R.D. 3099/1977, de 8 de septiembre) e Instrucciones Técnicas Complementarias y modificaciones posteriores.  Para almacenamiento de GLP - Reglamento sobre Instalaciones de Almacenamiento de Gases Licuados del Petróleo (GLP) en depósitos fijos, según Orden de 29 de enero de 1986.  Para utilización de gas como combustible - Reglamento de instalaciones de gas en locales destinados a usos domésticos, colectivos o comerciales, según Real Decreto 1853/1993, de 22 de octubre (B.O.E. 24.11.93) - Reglamento de Aparatos que Utilizan Gas como Combustible, según Real Decreto 494/1988, de 20 de mayo. - Instrucción sobre documentación y puesta en servicio de las instalaciones receptoras de gases y la Intrusión sobre Instaladores Autorizados de Gas y Empresas Instaladoras, según Orden del Ministerio de Industria y Energía de 17.12.1985 (B.O.E. 9.1.1986). - Reglamento de Redes y Acometidas de Gas, según Orden del Ministerio de Industria de 18.11.74 (B.O.E. 6.12.74).  Para instalaciones de protección contra incendios - “Reglamento de seguridad contra incendios en los establecimientos industriales”, del R.D. 2267/2004, de 3 de Diciembre. MEMORIA CATAFORESIS 114 - “Reglamento de seguridad contra incendios en establecimientos industriales”, complementada por las disposiciones contenidas en la NBE “Condiciones de Protección contra Incendios” (CPI-96), para las zona de oficinas. - Las características de todos los aparatos, equipos y sistemas empleados en la protección contra incendios se ajustarán al R.D. 1942/1993, de 5 de noviembre, por el que se aprueba el Reglamento de instalaciones de protección contra incendios.  Para el almacenamiento de productos químicos - "Reglamento de almacenamiento de productos químicos y sus instrucciones técnicas complementarias MIE APQ-1, MIE APQ-2, MIE APQ-3, MIE APQ-4, MIE APQ-5, MIE APQ-6, MIE APQ-7”, del R.D. 379/2001, de 6 de Abril.  Para la contaminación atmosférica - Orden de 18 de octubre de 1976, sobre prevención y corrección de la contaminación atmosférica de origen industrial.  Para almacenamientode gas inerte - Orden de 7 de noviembre de 1983 por la que se aprueba la Instrucción Técnica Complementaria MIE – AP10 del Reglamento de Aparatos a Presión sobre depósitos criogénicos, y la orden de 5 de junio de 1987, por la que se corrigen y modifican ciertos párrafos de la ITC MIE – AP 10, del Reglamento de Aparatos a Presión, referente a depósitos criogénicos.  Para el cálculo y diseño El código de diseño y construcción está basado en las distintas partes de la norma UNE 9300:90, así como en las demás normas que se referencian en ésta y que desarrollan o especifican aspectos concretos de la misma, como las que se refieren a materiales, sus controles y ensayos de recepción, soldaduras, elementos de seguridad... Los quemadores cumplen con la reglamentación vigente y tienen el correspondiente marcado CE.