Luis Hernando Fúquene Acosta (*)

Ingeniero Mecánico

 Hoy las cabinas para la aplicación de pintura son equipos fundamentales en el mejoramiento de los procesos productivos al interior de las empresas. Sus aportes van desde ahorros en la materia prima, mayor calidad en la fase de acabados, piezas de mejor calidad, hasta procesos más limpios y seguros dentro y fuera de la planta.

Es un hecho. Aunque en un proceso de pintura la calidad de ésta sea la mejor del mercado, todas sus cualidades se pierden si se aplica en un ambiente adverso cargado de residuos de polvo (que se adhieran a la pieza), o que estimule el “fogueo”, la piel de naranja o el ojo de pez, “detalles” que acaban irremediablemente con lo que hubiera podido ser un excelente producto final.

Precisamente para evitar estos problemas tan costosos existen las cabinas de pintura, unidades restringidas y delimitadas por paredes, que funcionan casi como un “cuarto de cirugía”; adaptadas tecnológicamente para crear una atmósfera artificial en la que se adelante este importante estadio de la fabricación, con un cien por ciento de calidad.

Con ellas se garantiza el control de las variables que afectan las propiedades y fines para los que fue creada la pintura así como las consecuencias colaterales de aplicarla sobre una superficie, durante el proceso.

Una Cabina de Pintura… ¿Para qué?

Aprovechar las propiedades de la pintura para proteger o embellecer una pieza es la base del trabajo de recubrimiento y en este sentido, son las cabinas de pintura las que posibilitan, a través de un proceso controlado, que esas cualidades y propiedades ⁽¹⁾ se revelen y materialicen en las piezas pintadas sin versen alteradas por agentes externos.

Para este fin las cabinas controlan las diferentes variables que intervienen en el proceso de pintura como el flujo, la temperatura, la humedad, la presión, la velocidad y la distribución del aire, a través del uso de ventiladores que generan las corrientes del aire, mientras que los filtros separan las impurezas ambiente, asegurando un mejor acabado.

De igual forma se logra con ellas optimizar los tiempos de proceso por cuanto acelera, sin afectar la calidad, el secado y curado de la pintura a razón que el equipo cuenta por lo general, con sistemas de calefacción muy útiles para el propósito, y controla las variables de humedad y temperatura del sustrato para que se adhiera adecuadamente al objeto pintado.

Estos equipos, que favorecen el ahorro de pintura, ofrecen también una mayor garantía en cuanto a la calidad del trabajo se refiere, pues cuentan con potentes sistemas de iluminación para que el operario detecte, fácil y rápidamente, problemas relacionados con la nivelación superficial de la pintura, la profundidad del color, el tono, la distinción de imagen (DOI) ⁽²⁾ y la presencia de impurezas que afectan la apariencia de la superficie.

Por todo esto, cuando el empresario instala una cabina en su planta debe considerar que está realizando una gran inversión pues según se ha estimado, los costos que asumen las empresas por re-procesos asociados a la aplicación de pintura pueden alcanzar entre 1.7 y 2.5 veces el total del proceso original, éstos sin contar los problemas por insatisfacción del cliente, las reparaciones, devoluciones y entregas fuera de tiempo, que también son pérdidas de dinero y credibilidad.

La cabina de aplicación de pintura es una herramienta al servicio de la competitividad y la producción; una herramienta que permite controlar, estandarizar y mejorar esta fase elevando la calidad de los productos, la demanda del mercado, la rentabilidad del negocio, mientras disminuye los niveles de contaminación asociados con los procesos de fabricación industrial, dentro y fuera de la empresa.

Partes y Sistemas Básicos

Las cabinas, como buena parte de la maquinaria desarrollada actualmente para la industria, ofrecen diferentes configuraciones –con múltiples accesorios– de acuerdo al trabajo y los resultados esperados, aunque existen unidades de funcionamiento comunes para todas. A continuación señalaremos los básicos:

• Unidades de Movimiento de Aire: (Foto Unidades de ventilación + Unidades de ventilación y extracción)

Son las encargadas de la ventilación en la cabina, es decir de controlar ya sea por extracción o inducción, el flujo de aire y su velocidad; la función, proporcionar aire en las cantidades ideales y evitar los problemas asociados con los excesos o deficiencias de éste y que se revelan en las piezas trabajadas.

Por ejemplo, un defecto común al pintar es el fogueo (overspray) que se forma precisamente cuando no se controla el flujo, la velocidad del aire y la presión de la pintura. Se trata específicamente de las partículas que quedan en el aire, luego de cada aplicación de pintura, y que forman una “nube” que al acumularse, cae sobre la pieza trabajada, sin fundirse,  formando una capa irregular, no homogénea.

Estas unidades de movimiento se valen de ventiladores axiales, centrífugos o turboventilador para generar las corrientes, en particular, los últimos generan mayor cantidad de aire demandando menos energía para su funcionamiento, ya que al tener conexión directa con el motor se reduce la necesidad de usar sistemas de transmisión como poleas, ejes y correas.

• Sistema de Filtración: (Foto Filtros 1 +  Filtros 2)

Este sistema depura el aire suministrado dentro de la cabina, evitando las partículas que flotan y dañan el acabado de la pintura. Para esto, el sistema realiza el eficiente trabajo de filtrado en dos etapas básicas: la primera con un prefiltro que retiene entre el 60 y el 70 por ciento de las partículas y la segunda, más minuciosa, que elimina hasta un 99 por ciento de ellas. De hecho, las partículas restantes no sobrepasan las 10 micras siendo imperceptibles al ojo humano.

Pero el sistema de filtración no se limita a la purificación dentro de la cabina, de igual forma el aire que sale de ella cuenta también con un sistema de separación de residuos de pintura –a través de una cortina de agua o filtro seco– que impide la contaminación dentro y fuera de la fábrica.

La cortina de agua se utiliza particularmente, cuando las cantidades de pintura aplicada son excesivas y el proceso se realiza diariamente. Este es un sistema muy recomendado aunque su uso tiende a disminuir dado los altos costos de instalación, mantenimiento y control regular que demanda para asegurar su buen funcionamiento (tanto en aspectos operativos como en los ambientales, por el tratamiento de aguas residuales).

Otras opciones son los filtros secos que, al sumar los tiempos de mantenimiento y costos pueden resultar más económicos que otros sistemas, y el cartucho de Carbón Activado, tal vez el más efectivo, que garantiza un 100 por ciento de purificación, incluso de los residuos gaseosos.

Sin duda estos sistemas de filtración aportan grandes beneficios durante el proceso de pintura, pero también generan importantes ahorros económicos para las empresas cuando ganan en ecoeficiencia al establecer procesos limpios, sin residuos perjudiciales para el medio ambiente; de hecho no hay que olvidar que muchas compañías pagan caro el no tener control de sus residuos.

• La Iluminación: (Foto Iluminación 1 +  Iluminación 1a)

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

Vale señalar que dicho agotamiento visual –que en últimas compromete la calidad de la pieza– se produce ante el esfuerzo que hace el ojo, como órgano de control, a medida que se extiende la capa de pintura.

Se entiende entonces que la calidad de este control visual está directamente relacionada con la forma como la luz se refleja sobre la película de pintura y se dirige luego, hacia el ojo. Así, una escasa luminosidad o excesiva reflexión de luz, demandará un esfuerzo adicional del órgano que se incrementará con el cansancio durante los tiempos de la jornada laboral.

Por esta razón la iluminación dentro de la cabina debe ser con luz blanca, superior a 1.000 lux y sin sombras, además se recomienda que las paredes interiores del cuarto sean también blancas para que se aproveche la reflexión de la luz.

Esta unidad es muy importante si se tiene en cuenta que estudios realizados sobre el agotamiento visual demuestran como, a medida que transcurre la jornada laboral, los defectos de pintura se incrementan a causa del cansancio visual. Un sistema de luz bien regulado protegerá, no sólo la calidad de las piezas sino la salud del operario.

• Tablero de Control Eléctrico: (Foto Cabina 6)

Con la función de controlar y minimizar las operaciones, las posibilidades de errores en el proceso y de ofrecer con un sistema que anuncie a través de alarmas, fallas, paradas, saturaciones de filtros, además de accionar o apagar los elementos eléctricos, es que las cabinas incluyen el tablero de control eléctrico.

Este funciona como un sistema de información que reporta el estado de las operaciones efectuadas por la cabina, según los indicadores que interesan en un momento del proceso: reportes de parada de línea, curvas de secado, tiempo de operación de motores, indicadores de presión, además de  otros indicadores como la velocidad, temperatura y calidad del aire y de la iluminación.

Esta unidad es fundamental cuando de procesos de pintura bien conducidos se trata, pues en Colombia como en muchos países no industrializados, cuando no se cuenta con un equipo profesional para este trabajo, el tema de control se limita a una simple inspección del proceso que obviamente no garantiza al 100 por ciento, un resultado óptimo. Vale señalar en este sentido que entre más variable sea el proceso, mayor control demandará y en el caso de la aplicación de pintura existen al menos 15 variables distintas a supervisar y si cualquiera de ellas se altera, los resultados serán adversos ⁽²⁾.

• Sistema de Calefacción:

Se utiliza para elevar artificialmente la temperatura en la cabina, especialmente cuando el proceso de pintado se realiza en zonas de climas fríos o variables y cuando se necesita una mayor rapidez en el secado.

Para esto en la cabina se interpone un intercambiador de calor y una fuente de energía calorífica que pueden ser de vapor, resistencias eléctricas, querosene, de gas propano y, la opción más utilizada por su bajo costo y buena calidad de combustión, la de gas natural.

Otra opción de combustible, que utilizan algunas empresas de la industria del mueble y la madera por el bajo o nulo costo, son los residuos de aserrín y madera, aunque para su manipulación éste exige un sistema muy confiable de seguridad a causa del manejo paralelo de solventes inflamables de la pintura que pueden provocar explosiones e incendios, si no se usan con precaución.

Clases de Cabinas

Así como para la mayoría de equipos industriales, los fabricantes de cabinas de aplicación de pintura, han desarrollado diferentes tipos de acuerdo a las necesidades de producción de las empresas. La variedad es muy amplia, pero se dividen en cinco grupos básicos según: el movimiento del aire, la presión del aire, el sistema de filtración, la forma de producción y el tipo de pintura.

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

– Descendente: Son aquellas que dirigen el aire de arriba hacia abajo ofreciendo como beneficios un mejor aprovechamiento de la gravedad, una circulación de aire homogénea, un mejor control de la filtración del aire y menor contaminación para el operario durante el proceso. (Foto presión Descendente)

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

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

• Según la presión del aire: Son las cabinas que tienen por principio la inyección o la extracción del aire y se dividen en tres:

– Con presión positiva y negativa: La primera se crea al inyectar aire en la cabina sin que éste pueda escapar. De hecho, en el caso de que se abra la puerta de acceso a la cabina durante el proceso, el aire del cuarto que hace una presión hacia fuera saldrá con fuerza, escapando con él gran parte de la pintura. En el caso de la segunda, con presión negativa, se crea extrayendo el aire que está dentro de la cabina.  (Foto presión positiva y negativa)

Con presión controlada: Es una combinación de los dos casos anteriores, tiene un sistema de inyección y de extracción que controla el fluido del aire que circula en el interior evitando que se produzcan presiones positivas o negativas y favoreciendo un ambiente totalmente limpio y de temperatura controlada para el trabajo. Es un tipo de cabina muy equilibrado que incluso da la opción de aplicar mayor cantidad de aire del que se extrae en el caso de detectar la entrada de impurezas, es una especie de sello invisible que se genera con una leve corriente positiva.  (Foto presión controlada)

• Según el sistema de filtración: Estas cabinas se distinguen según el filtro que posean dadas las necesidades del refinamiento y purificación del aire. Pueden ser cabinas con filtro de Cortina de agua o con filtro seco.

• Según la forma de producción: Son aquellas que se definen según las necesidades de productividad del proceso.

– Por Baches: Se utiliza generalmente cuando la cantidad de piezas procesadas es baja, o cuando la producción tiene un carácter más artesanal o especializado. Se denomina por baches por que el lote se pinta por turnos: primero unas piezas específicas (ejemplo sillas de un comedor), que luego se ubican en el área de secado y, mientras se secan, se pinta otro bache o grupo de piezas. El sistema ofrece la ventaja que los operarios pueden realizar varias oficios (lijan, alistan, pintan, etc). (Foto producción por Baches)

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

– Industriales y especiales: Este tipo de cabinas se emplean básicamente cuando la empresa enfrenta proceso complejos de pintura, necesita aplicar grandes cantidad de recubrimiento o debe pintar productos de gran tamaño. Se trata de equipos diseñados para resolver situaciones especiales que demandan de la cabina un esfuerzo mayor del habitual: un mayor número de motores y ventiladores, más energía y elementos eléctricos más robustos.

• Según el tipo de pintura: En esta división pueden señalarse dos clases: las cabinas para pintura liquida y las cabinas para pintura en polvo, considerando que las primeras son las más comunes y sencillas, mientras que las últimas demanda adecuaciones especiales para su funcionamiento, como equipos de aplicación electrostática, sistema de recuperación de polvo y horno de termocurado o polimerizado que las hacen también más costosas.

Paralelamente, dentro de esta clase de cabinas se puede realizar una subdivisión a partir del tipo de productos para acabados empleados, con sus respectivas consideraciones.

– Para tintado: Dado que la mayoría de las tintillas para madera tienen un bajo poder de relleno (mojan y colorean la superficie, pero no rellenan los poros) y secan por oxidación –al contacto con el aire– no demandan el control exhaustivo de partículas sólidas que ofrece por ejemplo, una cabina de aire controlado. En estos casos se utilizan cabinas abiertas de presión negativa que controlan los residuos de pintura evitando que vayan al medio ambiente y genera una corriente de aire horizontal.

– Para selladores: Algo parecido sucede con los selladores que, aunque no tienen color si tienen un buen porcentaje de sólidos que rellenan el poro. Sin embargo, la aplicación de este producto tampoco exige perfecto control de partículas, pudiendo utilizarse también una cabina abierta de presión negativa.

– Para acabado: En los procesos finales de pintura los cuidados deben ser especiales y más controlados, por eso se recomienda para esta fase una cabina cerrada, con presión controlada y filtros de renovación de aire que garantice repeler la entrada de partículas sólidas que dañen el mueble. Esta recomendación también aplica para la fase de lacado.

(Fotos Cabina 4 y Cabina 7)

En general las empresas deben considerar que, según el tipo de pintura usada, las características de la producción y el resultado esperado, deben escoger su cabina ideal. Por lo general instalar las de presión controlada con sistemas de filtración especializados en dos o tres etapas, velocidades de aire reguladas y control de temperatura no siempre son las correctas para lo que demanda  el proceso de pintura.

Vale la pena recalcar que no basta sólo con tener un ambiente controlado para aplicar la pintura, sino que para un buen resultado final también inciden otros procesos como el oreo, secado y curado. No hay que olvidar que esto es un proceso y que como tal, cada fase debe adelantase con cuidados y profesionalismo a fin de materializar las propiedades de la pintura.

Sin duda, la instalación de una cabina de aplicación de pintura o la mejora del sistema actual, no es una decisión tan simple como colocar un extractor en la pared. En realidad, se trata de una inversión importante que arrojará grandes beneficios económicos y productivos, pero que debe estar soportada en el estudio previo de las condiciones de la empresa para no caer en un gasto innecesario y caro de pagar.

De todas formas la improductividad, los reclamos de garantías, las devoluciones, las entregas inoportunas, la falta de capacidad para producir, la insatisfacción de los clientes, las enfermedades profesionales, el ambiente laboral negativo y los daños al medio ambiente, son siempre más costosos que la inversión misma.

Recuadro:

Algunas Recomendaciones

• Por seguridad y garantía, e independiente que la cabina sea comprada a un proveedor nacional o internacional, el fabricante de muebles debe exigir los certificados de homologación y acreditación de los entes de control, ya sea de las partes (filtros, Paredes, quemadores, lámparas, tablero eléctrico) o de todo el conjunto.

• Para establecer cual tipo de cabina es la adecuada debe identificar las necesidades de su empresa y definir en que etapa del proceso se utilizará (tintado, barnizado etc.).

• Para efectos de aumentar la productividad, el operario o encargado del proceso debe determinar, antes de pintar, qué productos recubrir, con qué tiempo cuenta, la calidad que desea y la cantidad de piezas que pintará en su período laboral.

(*) Luis Hernando Fuquene Acosta: Luis Hernando Fuquene Acosta, Ingeniero Mecánico de la Universidad Antonio Nariño, especializado en procesos de recubrimientos con pintura. Auditor de Calidad en ISO:9000 Versión 2000 y facilitador de Programas de Calidad y Mejoramiento Continuo de diferentes empresas del sector industrial. 25 años de experiencia en el sector de recubrimientos, actualmente es socio de INDICCA LTDA, empresa que Integra la distribución de los equipos, la comercialización, la asesoría y la consultoría, en procesos de pintura. Correo electrónico: hernandofuquene@hotmail.com – hernandofuquene@gmail.com

Citas:

• Entre las propiedades de protección se distinguen las de resistencia al rayado, a la fricción, a golpes, esfuerzos, corrosión, a ambientes salinos o húmedos, a lluvia ácida, a rayos ultravioleta (UV), a agentes químicos y a cambios de temperatura, entre otros. Como propiedades estéticas están el embellecimiento de las superficies: el brillo, apariencia, color y nivelación.
• (DOI): Es un indicador que cualifica la apariencia de la pintura. Este indicador relaciona tanto el brillo como la nivelación y podríamos decir que mide la fidelidad con que una superficie de pintura refleja las imágenes que inciden en su superficie gracias a la luz.
• Por ejemplo, uno de los problemas más comunes está relacionado con la variación de la viscosidad de la pintura (alta o baja) y que ocasiona los escurridos, la pérdida de brillo, cambios de tono entre otros de las piezas y en estos casos, además de los controles que aplica la cabina, el operario debe realizar un control de viscosidad adicional. Para esto se debe utilizar una copa Ford No. 4 y un termómetro, estableciendo con el fabricante de la pintura, el valor estándar y la tolerancia del parámetro viscosidad para cada producto usado, medir la viscosidad, documentar y ajustar. En caso de que los valores no se encuentren dentro del estándar apropiado, la pintura no se debe aplicar.