TRABAJO DE PROCESOS INDUTRIALES I

LEIDY JOVANA JIMENEZ MORA

CARLOS MARIO PUELLO ARIZA

JUAN HERNANDEZ ESPARRAGOZA

LUIS HERLEY RAMIREZ SERRANO

Presentado a:

Ing. Fabio Bermejo

GRUPO: AD

BARRANQUILLA – ATLANTICO

UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL CARIBE

FACULTAD DE INGENIERIA

19/11/2014

TABLA DE CONTENIDO

1. INTRODUCCION………………………………………………………………….......32. OBJETIVOS……….……………………………………………………………………4

2.1 Objetivo general...............………………………………………………………...42.2 Objetivos específicos…….………………………………………………………..4

3. MARCO TEORICO………….………………………………………………………....54. PROCESOS DE RECUBRIMIENTO.............……………………………………….7

4.1 Funciones……………………………..……………………………………………74.2 Tipos de recubrimiento……………………………………………………………8

5. PROCESO DE PRODUCCION DE LA PINTURA………………………..……….105.1 Materia prima…………………………………………………......………………105.2 Producción de pintura…………………………………………………………….115.3 Control de calidad…………………………………………………………………14

6. CONCLUSION…………………………………………………………………………157. BIBLIOGRAFIA………………………………………………………………………...16

1. INTRODUCCION

El proceso de recubrimiento es una operación bastante singular en la industria, pues como su nombre lo indica suele ser utilizado para recubrir o dicho de otra manera revestir algún tipo de superficie y por lo general es denominado sustrato. En muchos casos los recubrimientos son realizados para mejorar algunas propiedades o cualidades de la superficie, tales como aspecto, adhesión, características de mojado, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, y resistencia a las rayaduras entre muchas otras, por lo tanto el recubrimiento es una parte esencial para la funcionalidad del producto terminado.

Existen muchas industrias dedicadas a la producción de revestimiento, algunas enfocadas en el recubrimiento de metales y otras con énfasis en plásticos u otros materiales, por lo tanto a lo largo del trabajo se observara de manera clara y detallada los diversos tipos de procesos de recubrimientos existentes en la industria y el énfasis que se hará en el proceso productivo de la pintura, pues ha sido el articulo elegido para profundizar sobre dicho tema.

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Explicar de manera clara y detallada mediante un análisis profundo los diversos procesos de recubrimiento existentes con el fin de comprender cuales son los revestimientos más adecuados para aplicar de manera efectiva y apropiada a las diferentes superficies.

2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS

Analizar la diferencia existente entre los tipos de revestimiento Enfatizar en el proceso productivo de algún tipo de recubrimiento Observar claramente la transformación de la materia prima en un proceso de

recubrimiento Establecer los posibles defectos presentados en el proceso de fabricación de la

pintura

3. MARCO TEORICO

RecubrimientoLos recubrimientos son materiales que al momento de ser aplicados sobre una superficie, protegen, embellecen o impiden que elementos extraños entren en contacto con la misma. Los recubrimientos incluyen, pero no se limitan a, pinturas, barnices, lacas y recubrimientos para mantenimiento industrial, y pueden ser aplicados tanto a unidades o equipos móviles como a superficies estacionarias. [1] 

SustratoUn sustrato o substrato es una especie química que se considera, de forma explícita, objeto de la acción de otros reactivos. Por ejemplo, un compuesto cuya transformación es intervenida por un catalizador. [3] 

RevestimientoLos revestimientos son las terminaciones superficiales, que otorgan continuidad, sirven de decoración y protección; y deben cumplir con las siguientes pautas en su colocación; Deben ofrecer seguridad ante eventuales desprendimientos, deben elegirse los morteros adecuados para evitar las fisuras o agrietamientos de la fábrica o el revestimiento, cualquiera sea, observar la disposición adecuada de las juntas de dilatación y retracción, observar el eventual empleo de aditivos en los morteros o pastas específicas que garanticen el correcto comportamiento de los mismos, realizar una secuencia ordenada en la colocación de los revestimientos en los edificios de varias plantas. [1] 

Pintura La pintura es un producto fluido que, aplicado sobre una superficie en capas relativamente delgadas, se transforma al cabo del tiempo en una película sólida que se adhiere a dicha superficie, de tal forma que recubre, protege y decora el elemento sobre el que se ha aplicado.

Existen diferentes tipos de pinturas, tales como  barnices, esmaltes, lacas, colorantes, entonadores y selladores entre otros; cada uno con unas propiedades físicas y químicas que deben tenerse en cuenta a la hora de elegir el producto adecuado, ya sea por el tipo de superficie a aplicar, el carácter estético o las inclemencias a la que va a estar sometido. [2] 

Todas las pinturas se componen a su vez de una serie de subproductos:

Pigmentos: son materiales en forma de polvo que al aportarse en el producto, le

aportan color y opacidad

Aglutinantes: Son los líquidos o sólidos encargados de retener los pigmentos una vez

que se ha formado la película

Disolventes: son sustancias encargadas de la disolución del aglutinante en caso de

que este sea sólido; y fluidificarlo en caso de un aglutinante líquido

Plastificante: el efecto del plastificante es hacer que el material al que se agrega sea

más maleable, adquiera una mayor plasticidad y por tanto sea más sencillo su

tratamiento industrial. Su concentración final suele ser muy baja.

Cargas: estos recubrimientos tienen las siguientes propiedades en grados variables,

dependiendo de la composición del recubrimiento: buen flujo y nivelación; proporción

de aspersión y grosor de película satisfactorios; secado rápido, alta impermeabilidad,

buena adhesión, flexibilidad y dureza, resistencia a la abrasión y durabilidad.

Existen multitud de técnicas válidas para la realización de pinturas, así como de soportes y motivaciones. Las técnicas se pueden diferenciar en grasas y acuosas. Los soportes en fijos o inmuebles (parietales o murales) y móviles (pintura de caballete). [2] 

4. PROCESOS DE RECUBRIMIENTO

El recubrimiento o también llamado revestimiento es un material que suele ser depositado sobre la superficie de un objeto, por lo general denominado sustrato. En muchos casos los recubrimientos son realizados para mejorar alguna o varias propiedades y cualidades de la superficie del sustrato, tales como aspecto, adhesión, características de mojado, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste, y resistencia a las rayaduras entre muchas otras. En otras ocasiones, particularmente en procesos de impresión y fabricación de dispositivos semiconductores, el recubrimiento es una parte esencial para la funcionalidad del producto terminado.

Los recubrimientos son aplicados mediante procesos en forma de líquidos, gases o sólidos, estos pueden ser medidos y ensayados para verificar sus características y propiedades tales como el espesor de la película utilizando tarjetas para observación visual del color, opacidad o contraste.

4.1 Funciones de los procesos de recubrimientoLos recubrimientos pueden servir para permitir que la superficie tratada cumpla una serie de funciones.

La impresión de texto o motivos decorativos tales como en papel, telas o materiales de envoltura flexibles

Permitir que la superficie adquiera propiedades autoadhesivas tales como las cintas, placas de identificación o material de embalaje.

Conferirle a la superficie propiedades adhesivas al fundirse, tales como en el caso de sellos de vacío y sellos mediante aplicación de calor.

Recubrimientos "desprendibles" tales como la cobertura de una cinta adhesiva doble o adhesivos de vinilo

Recubrimientos con baja energía de superficie para funcionar como superficies no adherentes

Propiedades ópticas tales como tinte, color, anti-reflexión, y holografías Foto sensibilidad tales como en películas o papeles de fotografía Propiedades electrónicas tales como pasivado o conducción como en el caso de

circuitos flexibles Propiedades magnéticas tales como en medios magnéticos tales como cintas de

grabación de cassettes y discos de memoria floppy Recubrimientos resistentes al agua o a prueba de agua, por ejemplo para telas o

papel Propiedades oloríferas tales como en cartones de raspado y oler.

4.2 Tipos de recubrimiento

NiqueladoEl niquelado es un recubrimiento metálico de níquel, realizado mediante baño electrolítico, que se da a los metales, para aumentar su resistencia a la oxidación y a la corrosión y mejorar su aspecto en elementos ornamentales.

Hay dos tipos de niquelado: Niquelado mate y Niquelado brillante.

En los baños de niquelado se emplea un ánodo de níquel que se va disolviendo conforme se va depositando níquel en el cátodo. Por esto la concentración de sales en el baño en teoría no debe variar y esos baños pueden estar mucho tiempo en activo sin necesidad de añadirles sales.

AnodizadoAnodización o anodizado es una técnica utilizada para modificar la superficie de un material. Se conoce como anodizado a la capa de protección artificial que se genera sobre el aluminio mediante el óxido protector del aluminio, conocido como alúmina. Esta capa se consigue por medio de procedimientos electroquímicos, de manera que se consigue una mayor resistencia y durabilidad del aluminio.

Con estos procedimientos se consigue la oxidación de la superficie del aluminio, creando una capa protectora de alúmina para el resto de la pieza. La protección del aluminio dependerá en gran medida del espesor de esta capa (en micras).

GalvanizadoGalvanizado es el proceso electroquímico por el cual se puede cubrir un metal con otro. La función del galvanizado es proteger la superficie del metal sobre el cual se realiza el proceso. El galvanizado más común consiste en depositar una capa de zinc (Zn) sobre hierro (Fe); ya que, al ser el zinc más oxidable, menos noble, que el hierro y generar un óxido estable, protege al hierro de la oxidación al exponerse al oxígeno del aire.

ZincadoEl uso del zincado electrolítico frente a galvanizado por inmersión en zinc, pinturas, y otros recubrimientos, tiene varias razones:

El espesor de la capa protectora de zinc suele ser de 10 micras y no superior a las 30 micras, consiguiendo que no se aumente el volumen de la pieza. En algunos casos esto se hace imprescindible.

La capa protectora se adhiere electrolíticamente a la pieza. Esta capa pasa a formar parte de la pieza, con lo que se podrá doblar, plegar y modificar la pieza sin pérdida de capa protectora.

Pinturas

La pintura es una composición líquida pigmentada, que se convierte en película sólida y opaca después de su aplicación en capa fina. En realidad, debe hablarse con más exactitud de películas relativamente opacas, ya que normalmente éstas son algo translúcidas. Las pinturas son substancias naturales o artificiales, generalmente orgánicas, adecuadas para formar sobre la superficie de un objeto una película continua y adherente, que le confiera poder protector, decorativo, aislante, filtrante a determinadas radiaciones, etc. En la industria automovilística, el empleo de las pinturas ha tenido como objetivo principal dotar a las carrocerías y demás elementos de cierta protección, además del aspecto decorativo.

En relación con los componentes fundamentales de una pintura hay que indicar que el ligante es el elemento no volátil, constituido por una resina y aceites naturales o sintéticos, mientras que el pigmento es la materia pulverulenta insoluble (dispersa en el ligante) que confiere color, poder cubriente y de relleno, y los disolventes y diluyentes (orgánicos y volátiles) constituyen el vehículo que facilita la aplicación y formación de la película de pintura. El ligante protege los pigmentos de los ataques de los agentes externos, mientras que éstos detienen la penetración de la luz e impiden su acción perjudicial sobre el estrato superficial. Los disolventes y diluyentes tienen la función transitoria de hacer más fluida la pintura, para poder aplicarla convenientemente

LacasLa laca una secreción resinosa y translucida, estas son productos que forman películas más o menos duras, más o menos brillantes y con buena resistencia al frote. Se le da la protección final al cuero, contra el rayado, el desgaste y la abrasión. Este tipo de producto sólo se puede adherir sobre cueros que tienen un fondo ya aplicado. La laca le da el brillo final.

Lacas Vinilicas: Este tipo de laca proporciona películas de muy baja absorción de agua, buena adhesión y excelente resistencia al frote y a los solventes comunes y por estas cualidades se emplea en terminaciones para tapicería.

BarnicesSe denomina barniz el producto constituido solamente por ligantes (resinas o aceites) y disolventes, mientras que la pintura consta de ligantes, pigmentos y disolventes. El término esmaltes se puede aplicar a las pinturas de acabado (es decir, la última capa o estrato visible), que poseen una pigmentación fina y un color determinado, al objeto de conferir un aspecto decorativo, de señalización, etc. (Se tiende a que la pigmentación sea lo más fina posible, al objeto de dotar al acabado de un aspecto liso y brillante). Por tanto, las consideraciones siguientes, sobre ligantes y disolventes, se aplican a los barnices; pero conviene recordar que para que un barniz se convierta en pintura sólo es necesario añadirle un pigmento.

5. PROCESO DE PRODUCCION DE LA PINTURA

La industria de pinturas elabora una amplia gama de productos, entre los que destacan las pinturas (base agua o solvente), barnices, lacas y esmaltes. Estos productos presentan una amplia clasificación de acuerdo a su uso, ya sea industrial (minería, industria pesada, construcción naval, industria en general) o decorativo (arquitectónico, uso doméstico). También son clasificados según el vehículo o disolvente base (agua o solvente), que se evapora luego de la aplicación del producto. Existen también otros recubrimientos o pinturas especiales, de tipo no volátil, los que se clasifican de acuerdo al método de curado o endurecimiento. Estos incluyen las pinturas en polvo, recubrimientos curados por radiación y pinturas catalizadas.

Sector industrial: Industria automotriz y del transporte. Industria de electrodomésticos, de artículos eléctricos/electrónicos. Industria de grifería y sanitarios. Industria de muebles. Industria de la construcción.

Sector doméstico

Pinturas decorativas

5.1 Materia primaGenéricamente, los materiales o sustancias utilizadas en la elaboración de pinturas pueden agruparse en cuatro categorías de materias primas: pigmentos, aglutinantes, solventes y aditivos menores.Los pigmentos son productos en polvo, insolubles por si solos en el medio líquido de la pintura; sus funciones son suministrar color y poder cubridor, contribuir a las propiedades anticorrosivas del producto y darle estabilidad frente a diferentes condiciones ambientales y agentes químicos, entre los pigmentos más utilizados en la fabricación de pinturas se encuentran variados compuestos en base a cromo y plomo, zinc en polvo, dióxido de titanio, sulfato de bario, negro de humo, aluminio en polvo y óxido de hierro, como ejemplos dentro de la formulación de las pinturas se encuentran también las llamadas "cargas", que cumplen el objetivo de extender el pigmento y contribuir con un efecto de relleno. Entre estos materiales se encuentran sustancias de origen mineral como baritas, tizas, caolines, sílice, micas, talcos, etc., y de origen sintético como creta, caolines tratados y sulfato de bario precipitado.Los agentes aglutinantes son sustancias normalmente orgánicas, cuya función principal es dar protección; se pueden utilizar en forma sólida, disueltos o dispersos en solventes orgánicos volátiles, en solución acuosa o emulsionados en agua. Estas sustancias comprenden los aceites secantes, resinas naturales y resinas sintéticas. Entre los aceites secantes, el más utilizado es el aceite de linaza.

Las resinas naturales en su mayoría son de origen vegetal, con excepción de la goma laca; actualmente, su uso ha declinado considerablemente debido al desarrollo de un gran número de resinas sintéticas, estas últimas normalmente se utilizan en combinación con los aceites antes mencionados siendo más resistentes al agua y agentes químicos. Entre las resinas sintéticas más utilizadas se encuentran las resinas alquídicas, acrílicas, fenólicas, vinílicas, epóxicas, de caucho clorado, de poliuretano y de silicona. De todas éstas, la primera es la más utilizada.

Los solventes, o vehículos volátiles son sustancias líquidas que dan a las pinturas el estado de fluidez necesario para su aplicación, evaporándose una vez aplicada la pintura.

Los aditivos menores son sustancias añadidas en pequeñas dosis para desempeñar funciones específicas, que no cumplen los ingredientes principales. Entre los más utilizados se encuentran los materiales secantes, plastificantes y antisedimentables.

Las sustancias secantes permiten controlar la velocidad de secado. Normalmente se utilizan sales orgánicas de elementos metálicos (cobalto, manganeso, plomo, calcio, zinc, hierro, vanadio, cerio y zirconio).

Las sustancias plastificantes, por su parte, proporcionan flexibilidad y adherencia a los recubrimientos de superficie. Se clasifican en: aceites vegetales no secantes (derivados del aceite de ricino), monómeros de alto punto de ebullición (ftalatos) y polímeros resinosos de bajo peso molecular (poliéster).Las sustancias antisedimentantes previenen o disminuyen la precipitación de los pigmentos, reduciendo la fuerza de atracción entre partículas (ej.: lecitina) o formando geles (ej.: estearato de aluminio, anhídrido de silicio).

5.2 Producción de pintura La gama de productos elaborados es muy amplia, incluyendo pinturas en base agua (látex) y en base a solventes (óleo), barnices, lacas, impermeabilizantes y anticorrosivos, pinturas marinas, automotrices, industriales, etc. A nivel nacional, la industria de pinturas sigue el mismo esquema de procesamiento que se utiliza a nivel mundial, considerando similares etapas de proceso para ambos tipos de pinturas.

Pinturas en base aguaLas pinturas basadas en agua generalmente están compuestas de agua, pigmentos, extensores de tiempo de secado (sustancias secantes), agentes dispersantes, preservantes, amoniaco o aminas, agentes antiespumantes y una emulsión de resina.La elaboración de pinturas al agua se inicia con la adición de agua, amoniaco y agentes dispersantes a un estanque de premezcla. Posteriormente, se adicionan los pigmentos y agentes extensores.Una vez realizada la premezcla, y dependiendo del tipo de pigmento, el material pasa a través de un equipo especial de molienda, donde ocurre la dispersión y

luego se transfiere a un estanque de mezclamiento con agitación. En éste se incorporan las resinas y los plastificantes, seguidos de preservantes y antiespumantes y finalmente la emulsión de resina, por último, se agrega el agua necesaria para lograr la consistencia deseada. Luego de mezclar todos los ingredientes, el producto obtenido es filtrado para remover pigmentos no dispersos (mayores a 10 μm), siendo posteriormente envasado en tarros y embalado. Normalmente sólo los esmaltes en base agua pasan por equipos de molienda; los látex y pastas se dispersan y terminan en estanques de mezclamiento.

Pinturas en base a solventesLas pinturas basadas en solventes incluyen un solvente, pigmentos, resinas, sustancias secantes y agentes plastificantes.Los pasos en la elaboración de pinturas cuyo vehículo es un solvente son similares a los descritos anteriormente. Inicialmente, se mezclan los pigmentos, resinas y agentes secantes en un mezclador de alta velocidad, seguidos de los solventes y agentes plastificantes. Una vez que se ha completado la mezcla, el material se transfiere a un segundo estanque de mezclamiento, en donde se adicionan tintes y solventes. Una vez obtenida la consistencia deseada, la pintura se filtra, envasa y almacena. Cabe hacer notar que en este proceso también es posible usar un estanque de premezcla y un molino en lugar del mezclador de alta velocidad. Otros aditivos menores, usados con propósitos especiales, en ambos tipos de pinturas son las sustancias antibacterianas, estabilizantes, tenso activos y agentes para ajuste de pH.

Imagen 1. Diagrama del proceso de fabricación de pintura base solvente

Dentro del proceso de producción de pinturas se pueden distinguir dos sub-procesos, en función del producto final que se quiera obtener.

Sub-Proceso A: Producción de base incolora (pintura blanca)

En la elaboración de este producto, se distinguen las siguientes operaciones:

Dispersión de la base concentrada incolora (30% concentración de sólidos). Mezclado de terminación de base incolora.

Luego de estas etapas, se obtiene la base incolora, la cual puede continuar a envasado o a completar el proceso de fabricación de pintura color.

Sub-Proceso B: Producción de pintura colorEste se caracteriza por las siguientes operaciones:

Dispersión del pigmento para formar una pasta coloreada (45% concentración de sólidos). Molienda de la pasta coloreada para formar empaste. Mezclado del empaste con resinas y solventes formando un concentrado coloreado.

Una vez que se obtiene el concentrado coloreado terminado, la base incolora se mezcla con éste, obteniéndose pintura color. Por último, se envía a envasado, pasando previamente por control de calidad.Con respecto a la operación de envasado, este puede ser manual o automático. Dependiendo de las características técnicas y el tipo de empresa, las operaciones de transporte de fluido se realizan en forma manual, por bombeo (bombas de diafragma) o una combinación de ambas.

Imagen 2. Subprocesos en la fabricación de pintura

5.3 Control de calidad

Las especificaciones de productos (pinturas, diluyentes, etc.) y de operaciones involucradas (preparación de superficies, aplicación de pinturas, mantenimiento preventivo y tareas de inspección) definen el sistema de pinturas y el esquema de pintado para una estructura dada inserta en un determinado medio agresivo. La redacción debe estar a cargo de instituciones reconocidas o bien de especialistas en pinturas con sólida experiencia en la temática.

Luego de finalizado el proceso de formación de la película, se deben realizar ensayos tendientes a determinar su performance.

Espesor de película

La naturaleza del sustrato y las características del medio agresivo definen un espesor óptimo para cada sistema de pinturas. Altos espesores aseguran buenas propiedades de flujo, satisfactorio poder cubriente y reducida permeabilidad al vapor de agua, gases, etc. Sin embargo, espesores elevados generalmente conducen al deterioro de las propiedades fisicomecánicas y consecuentemente a un desempeño en servicio menos eficiente. Para evaluar la capacidad protectora de una película de pintura se deben adicionar otros criterios; esencialmente la definición de la rugosidad del sustrato como así también los espacios vacíos e irregularidades de la capa producidos durante la aplicación.

La mayoría de los métodos determina el espesor de la película aplicada y curada. Sin embargo, en muchos casos resulta de interés evaluar el espesor húmedo con el fin de realizar la corrección durante la aplicación para alcanzar un definido valor de película seca; para ello, el contenido de sólidos en volumen del producto es fundamental.

Los métodos de medida se clasifican para cuantificar el espesor de la película al estado húmedo y seco. Algunos de ellos se pueden emplear para ambos casos. Si la película se encuentra al estado húmedo, los métodos más sencillos son el peine y la rueda; se obtienen valores de mayor precisión con fluorescencia de rayos x y ultrasonido. Para la película seca, los métodos se clasifican en destructivos y no destructivos; dentro del primer grupo se encuentran la cuchilla de corte y la aguja deflectora y dentro del segundo grupo, los dispositivos basados en la fuerza adhesiva magnética y la inducción magnética; otros métodos se fundamentan en ultrasonido, efectos foto térmicos, etc.

6. CONCLUSION

Después de haber realizado una larga y exhaustiva investigación acerca de los procesos de recubrimiento y todo aquello que se deriva de dicho tema como sus funciones, sus tipos y por supuesto luego de haber analizado el proceso productivo, es decir la manufactura de uno de los procesos más importantes a nivel industrial como lo es la pintura desde el punto de vista del revestimiento se logró observar y entender de manera clara y detallada la importancia que cobra dicho artículo como material esencial y clave para lograr la mejora de algunas propiedades o cualidades de superficies, pues cabe aclarar que a nivel industrial es de suma importancia saber y manejar con fluidez la composición de cada producto para determinar eficazmente el proceso de revestimiento a aplicar y así lograr un acabado deseado y una amplia satisfacción al cliente.

7. BIBLIOGRAFIA

1. [1] MIKELL P GROOVER, Fundamentos de la manufactura moderna: materiales, procesos y sistemas, PEARSON Prentice Hall

2. [2] http://biblio3.url.edu.gt/Libros/2013/pro_ma/5.pdf3. [3] http://materias.fcyt.umss.edu.bo/tecno-II/PDF/cap-31.pdf