Airless: Trabajo Bajo Alta Presión

Carlos Elías Sepúlveda Lozano

Periodista Metal Actual

Guillermo Martínez Luna*

Los equipos airless permiten aplicar fluidos con viscosidades¹ altas que un equipo convencional no podría, gracias a las presiones elevadas que produce la bomba instalada en su estructura. Aunque dicha presión es generada por aire, este no tiene contacto con el fluido en el proceso de aplicación; además, ahorran hasta 30% más producto que los sistemas de aplicación convencionales.

Uno de los pasos o procesos más delicados en la línea de producción de una empresa del sector madera-mueble es el acabado o la finalización de productos, porque en dicha etapa el industrial provee a sus piezas de recubrimientos (pintura o componentes especiales para proteger del ambiente, insectos, entre otros) que les brinden resistencia a diferentes factores físicos inherentes a su uso, además de una presencia estética atractiva que, en la mayoría de los casos, es determinante para su comercialización.

Existen variados equipos especializados para la aplicación de dichos fluidos que ofrecen la posibilidad al industrial de realizar este proceso de una forma tecnificada. Es relevante mencionar que cada sistema de aplicación (ver tabla 1.) maneja una eficiencia de transferencia diferente –porcentaje de material aplicado que se adhiere a la pieza y cantidad que se volatiliza o desperdicia– y que su elección dependerá del requerimiento específico de cada producción (volumen, tiempos, calidad de acabado).  

El Fundamento Básico

En este caso en particular se hará énfasis en el sistema de aplicación airless (sin aire, en español), una tecnología que consiste en forzar el fluido, luego de aplicarle gran presión –hasta 9000 libras por pulgada cuadrada (PSI)–, a pasar a través de un orificio pequeño llamado boquilla, para atomizarlo y reducir el tamaño de sus partículas sin que el aire tenga contacto con el producto en ninguna fase del proceso, como ocurre con los sistemas convencionales y HVLP.

El sistema airless es muy empleado para trabajar productos cuyo acabado brillante no es de gran importancia, pero sí lo son la duración, adherencia y calidad del recubrimiento. El sistema deja en tono mate la superficie porque los gránulos de insumo que expulsa son más grandes que los que despiden los equipos tradicionales, con el fin de cubrir una superficie mayor; por ello, es pertinente tener claro qué características estéticas requiere el producto para elegir el sistema de aplicación adecuado.

Cuando el fluido sale por la boquilla a una presión elevada, éste se atomiza para llegar en partículas más pequeñas a la superficie de la pieza.

Cabe destacar que si el producto también requiere brillo, existe el sistema airless asistido por aire, el cual integra una pistola de aplicación diferente a la del sistema airless, dado que posee una entrada adicional de aire para generar mayor presión y así fragmentar más el producto.

También existen los equipos pluricomponentes, que dosifican y mezclan electrónicamente los productos de manera exacta –de acuerdo a lo requerido por el proceso realizado – y luego los conduce directamente a la pistola para su aplicación. Estos pueden ser utilizados con sistema airless o con sistemas convencionales si la viscosidad del producto no es alta; además, mantienen la mezcla dentro de los límites de tolerancia, y en caso de no hacerlo, detiene automáticamente el proceso y dejan de expulsar producto, para evitar que una mezcla errónea entre en contacto con la pieza.

Gráfica 1. Proceso de atomización del fluido

Los equipos airless tienen un accionamiento que consiste en una bomba provista de un motor neumático, eléctrico, a gasolina o hidráulico, según sea el caso. Dicho motor mueve la bomba, ésta succiona el material y lo eleva a alta presión para después conducirlo a la manguera conectada a la pistola, que expulsa el fluido a través de una boquilla de tamaño reducido para generar la atomización, por lo que en ningún momento hay contacto entre el aire y el fluido o insumo.

 Cuando el producto entra en contacto con el aire, excesivamente, se presenta la sobrepulverización, es decir, que las partículas se fragmentan más de lo necesario y al ser expulsadas, en vez de adherirse a la pieza, generan una nube, que se traduce en pérdida de producto.

En un sistema accionado por aire comprimido, el motor y la bomba están unidos por un eje, el aire que entra al motor llena una cámara, momento en el cual los intercambiadores de posición hacen circular el aire para que luego suba un plato y el eje se desplace (ascienda y descienda). El equipo succiona y entrega fluido, aunque el pistón esté arriba o abajo (bomba doble efecto).

Los equipos más utilizados en la industria son los de motor neumático, que pueden generar presiones de hasta 9000 psi, que les permite bombear hasta ocho galones de fluido por minuto −en el caso de los más robustos− y mover insumos con gran cantidad de sólidos, es decir, viscosidades elevadas (hasta 100 por ciento sólidos por volumen, aproximadamente).

Por su parte, los de motor eléctrico son más usados en aplicaciones arquitectónicas por su versatilidad en tamaño, y debido también a que sólo pueden alcanzar una presión estándar de 3300 psi. En cuanto a los equipos que tienen motor a gasolina, diesel o hidráulico, su principal característica es que pueden trabajar en lugares al aire libre, sin necesidad de una fuente de energía externa. Estos cuatro tipos de equipos, solo mueven insumos con hasta 50 por ciento sólidos, fluidos no tan viscosos.

La posibilidad de mover fluidos con mayor o menor viscosidad depende del nivel de presión que genere la bomba del equipo y para determinarlo, el industrial debe calcular que por cada libra de presión de aire que entra al equipo, éste lo transforma según su capacidad; es decir, en un equipo de bomba relación 70-1, por cada libra (psi) de aire suministrada a la bomba, ésta elevará la presión del fluido a 70 libras (psi); así que si en dicho equipo airless aplica una presión de 100 libras, moverá el fluido a 7000 psi, sin que en ningún momento tenga contacto con el aire.

En el mercado existen bombas relación 1-1, 5-1, 15-1, 35-1, 70-1, 90-1, entre otras, que el industrial puede adquirir dependiendo las características de viscosidad del líquido a aplicar y el acabado estético que desee de la pieza.

Es pertinente decir que la variedad de bombas descrita aplica sólo para equipos neumáticos, porque todos los airless eléctricos tienen una bomba equivalente a una neumática relación 33-1, que eleva cada psi de aire 33 veces más en la presión del fluido.

Para el caso del sector madera-mueble, que maneja productos de viscosidades no tan elevadas, es posible utilizar equipos airless de relaciones de presión 5-1, 15-1, 35-1, que son adecuados para productos con menor cantidad de sólidos.

Los Componentes que Forman el Todo

Otra parte fundamental para una aplicación idónea de producto, con airless, es la pistola y sus componentes, porque determina la cantidad de producto expulsado y la atomización final de este antes de ser aplicado sobre la pieza.

La boquilla puede ser girada para obtener un abanico vertical u horizontal, y así, según la pieza trabajada, facilitar la aplicación del fluido.

Dadas las presiones que maneja el sistema airless, las pistolas poseen características diferentes a las utilizadas en los sistemas convencionales; una de ellas es el mecanismo de apertura y cierre para el paso de material que ha sido diseñado para que sea una sola pieza, con el fin de evitar el desgaste generado cuando una pieza está en contacto con otras, aumentar su vida útil y hacer más fácil su reemplazo en caso de avería. El material en que está hecha la pistola es acero inoxidable, que brinda mayor durabilidad en contacto con materiales abrasivos.

Así mismo, las boquillas diseñadas para las pistolas utilizadas en los sistemas airless son diferentes, poseen un sistema llamado auto-reversible, que consiste en girar la boquilla para destaparla en casos que, por la gran cantidad de sólidos de los fluidos que expulsa, se tapone.

Las boquillas permiten graduar la intensidad de producto −hacen las veces de reguladoras­­­­­− puesto que las pistolas especiales utilizadas en los equipos airless no poseen graduadores de ningún tipo, por su diseño con menor número de componentes y piezas. La boquilla es la encargada de cintrolar la velocidad de flujo del fluido y define el abanico de la aspersión del producto mediante el tamaño y la forma de su orificio; puede girarse para que el abanico sea vertical u horizontal dependiendo el requerimiento (Gráfica 3).

Gráfica 3. Forma del abanico según orientación de la boquilla

Dichas boquillas traen un número grabado en la superficie que informa al operario, las características para expulsar el producto; por ejemplo, el número 517 se interpreta así: el 5 multiplicado por 2 es la cantidad de pulgadas de abanico que tiene la boquilla, en este caso 10 pulgadas (el primer número siempre se multiplica por dos y ese resultado es el tamaño del abanico del equipo); el 17 hace referencia al diámetro del orificio de la boquilla (0.017 milésimas de pulgada) y dependiendo del tamaño de este orificio, expulsa más o menos cantidad de producto: entre más grande, mayor cantidad de material evacúa.

Dependiendo la pieza a pintar, debe elegirse la boquilla adecuada. Es recomendable que el tamaño de la boquilla en el sistema airless, sea amplia para evitar un taponamiento frecuente y agilizar tiempos de producción, dado que los materiales en los que se especializa el airless tienen un alto contenido de sólidos, más viscosos.

Existen fabricantes de este tipo de equipos que diferencian las boquillas para trabajos pesados de aquellas para procesos que usan productos con menor cantidad de sólidos (algunas empresas nombran a las primeras XHD (Heavy Duty)), hechas especialmente para bombas de relación alta (70-1) y que tienen un color diferente, frecuentemente gris.

Es pertinente tener esta información en cuenta, ya que si una boquilla de características altas se instala en una pistola para trabajar a presiones inferiores (3000 psi o menos), no hay inconveniente, pero si la boquilla está diseñada para trabajar a presiones inferiores y es puesta en una pistola que soporte altas presiones, podría ocasionar un accidente en el sitio de trabajo.

Para Realizarlo Correctamente

La presión es uno de los factores fundamentales para garantizar una aplicación correcta. La relación de presión de los equipos siempre es estándar, pero el operario puede variar la presión en el compresor de entrada, en el caso de los equipos neumáticos, para disminuir la presión del equipo.

Condiciones principales que influyen para que la atomización del fluido sea mayor o menor y sus partículas sean más grandes o de menor tamaño.

Por ejemplo, si el operario maneja un equipo relación 70-1 y siempre aplica 100 psi de presión a dicha máquina para trabajar a 7000 psi, pero el producto que va a aplicar solo requiere 3500 psi de presión para ser bombeado, el operario puede reducir la presión del compresor que alimenta la bomba a 50 psi, y así obtendría el nivel adecuado de presión para aplicar su producto. Esta acción también alarga la vida útil de las piezas del equipo porque no siempre van a trabajar a su máximo.

Gráfica 4. Condiciones para atomización del fluido

En el caso que el operario necesite aumentar la presión de fluido, debe tener en cuenta la capacidad de presión que soportan las mangueras de su equipo, porque pueden estallar en caso de sobrepasarla. Otro factor determinante en el momento de aplicación con airless es el entorno; porque si se realiza en condiciones abiertas –donde haya flujo de aire elevado–, el solvente que lleva las partículas de pintura se evaporará rápido y por ende, la cantidad de material que llegará a cubrir la pieza será menor, lo que generará desperdicio de producto.

Así mismo, el operario debe tener presente que la viscosidad del producto que va a aplicar determina la presión que requiere y la boquilla adecuada: a mayor viscosidad, más presión (mayor relación de la bomba) y mayor diámetro de boquilla.

Aparte de lo anterior, para garantizar una buena aplicación y que el producto quede esparcido uniformemente en la superficie, es recomendable ubicar la salida del recubrimiento a una distancia de 30 centímetros de la pieza.

Otro aspecto importante es garantizar la seguridad de quien manipula los equipos airless. La pistola de aspersión nunca debe apuntar a ninguna persona o parte del cuerpo y los dedos no pueden colocarse sobre la boquilla, debido a que por la presión a la que sale el fluido, éste puede ocasionar serias heridas y cortes que pueden conllevar a amputaciones. Por ello, es indispensable utilizar guantes, ropa y lentes de protección, así como los respiradores especiales que recomiendan los fabricantes de fluidos y solventes.

También es adecuado ubicar las mangueras en lugares donde no haya bordes filosos, superficies calientes o partes movibles; y por ningún motivo debe modificarse el equipo, porque hacerlo puede ocasionar accidentes en el lugar de trabajo. Las partes averiadas del sistema deben remplazarse totalmente para lograr un buen funcionamiento del equipo.

Ventajas y Desventajas del Sistema Airless

La implementación de estos equipos para trabajar piezas de madera aumenta la velocidad de producción, puesto que no es necesario aplicar varias capas de producto sobre la pieza para que quede con el acabado deseado debido a que el equipo esprea mayor cantidad de producto y por ende, cubre mayor superficie en cada pasada. Cabe resaltar que lo anterior depende de la homogeneidad del abanico, la cantidad de producto expulsado y la calidad de la pistola misma.

Otra ventaja de la utilización del airless en la industria maderera es la reducción de la polución, que se traduce en menor desperdicio de material; además que no requiere de compresor si el equipo es eléctrico o a gasolina.

Aunque las viscosidades con las que trabajan son elevadas, estos equipos pueden hacerlo a presiones menores y aplicar los recubrimientos de manera óptima, lo que representa una buena alternativa para el industrial porque al momento de aplicar un insumo de mayor cantidad de sólidos puede hacerlo sin complicaciones. Básicamente el objetivo fundamental del sistema airless es ahorrar pintura al momento de la aplicación.

Ahora bien, una de las limitantes más frecuentes para la adquisición de equipos airless es la inversión inicial relativamente alta que el industrial debe realizar para obtener el sistema; además del costo adicional de un compresor −en caso de los equipos neumáticos, que produzca el caudal y la presión de aire necesarios− si el industrial no cuenta con uno previamente.

También puede percibirse como una restrictiva del sistema airless que el operario no tenga control sobre la cantidad de flujo del fluido, porque el disparador de la pistola activa el flujo tipo todo o nada, y puede verse afectada la aplicación en partes pequeñas de las piezas.

Otra desventaja que puede presentar este sistema es que por los niveles tan elevados de presión que tienen los fluidos, estos ocasionan, por su abrasividad, un índice elevado de desgaste en las partes clave del sistema.

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

  • Coautor: Guillermo Martínez Luna, Asesor Industrial División Equipos Especiales Neumática del Caribe S.A. bogota@neucari.com

 Citas

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

Fuentes

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