protecciÓn con recubrimientos de pinturas. introducciÓn el incremento en la actividad de...

PROTECCIÓN CON RECUBRIMIENTOS DE

PINTURAS

INTRODUCCIÓN El incremento en la actividad de mantenimiento anticorrosivo en las diferentes instalaciones de que dispone la Generación Distribuida en el país, demanda de los ingenieros y especialistas que se vinculan a la explotación, reparación y mantenimiento de estas instalaciones, desarrollar habilidades en cuanto al conocimiento de la composición, estructura, defectos, propiedades, procedimiento de selección de las pinturas anticorrosivas y conservación adicional, de lo que se deriva su durabilidad.

DESARROLLO Objetivo:

Fundamentar los diferentes componentes de un esquema de pintura en base al empleo de las Normas ISO. Caracterizar los principales fallos e insuficiencias de las pinturas con sus limitaciones y propuesta de soluciones.

INTRODUCCIÓN Temática:

• Propiedades que deben reunir los recubrimientos de pintura.

• Clasificación de las pinturas.

• Nociones sobre composición de pinturas.

• Selección de un esquema de pintura.

• Sistema de control de calidad.

• Conservación del recubrimiento de pintura.

• Actividad práctica.

7.1. Propiedades que deben reunir los recubrimientos de pintura.

Las propiedades que debe reunir un recubrimiento para que resulte efectivo son las siguientes:Porosidad baja: En el recubrimiento debe tratarse de reducir al mínimo su porosidad, disminuyendo el tamaño y el número de poros, lo cual evita la penetración del agente agresivo y el ataque ulterior del metal. Todas las pinturas son permeables al agua y al oxígeno, esto se disminuye con el aumento del espesor y con el empleo de determinadas pinturas y la conservación.


Adherencia elevada: Esta es una de las propiedades mas importantes y causa fundamental del deterioro del recubrimiento al despegarse y desprenderse, facilitando el acceso del medio agresivo, dando lugar a la formación de celdas de concentración. El factor que más influye en esta propiedad es la preparación superficial, es por ello que este aspecto debe ser tratado especialmente pues se viola en la mayoría de los casos.


Uniformidad y buen espesor: Esta propiedad esta dada fundamentalmente por el método de aplicación del recubrimiento que se utilice, la falta de uniformidad origina zonas más delgadas y zonas más gruesas, comenzando el deterioro por las primeras. Es conveniente lograr la uniformidad del espesor y aplicar capas lo suficientemente gruesas. Un factor con mucha influencia en la falta de uniformidad son los problemas de diseño anticorrosivo.


Resistencia química elevada: Es lógico que un recubrimiento debe tener buena resistencia química a la acción del medio oxidante, sobre todo si se encuentra en contacto directo con el mismo, en ello se incluye que el recubrimiento sea resistente a la humedad.


Buenas propiedades mecánicas: Están dadas por su resistencia a los impactos, contracciones y dilataciones térmicas, vibraciones, etc. Por ello el recubrimiento debe ser duro y a la vez flexible, resistente, etc. No siempre es posible lograr un recubrimiento con todas estas propiedades. Por lo general las pinturas, por ser recubrimientos duros, no son flexibles capaces de superar en esta propiedad a los mástiques.

7.1.1. Propiedades que deben caracterizar una pintura específica.

Cualquier tipo de pintura, independientemente de su composición, aplicación o función a realizar, puede quedar definida por una serie de características medibles, propiedades, que sirven para su control, tanto por el fabricante como por el usuario para conocer si el producto se encuentra en condiciones y cumple con lo especificado.


Actualmente en Cuba, se exige en las inversiones que se realicen, que los suministradores de pinturas presenten los certificados correspondientes de calidad, que se realizan en los Laboratorios de Tropicalización LABET, o en otros laboratorios especializados como el Laboratorio de Pinturas del MINBAS.


Para las pinturas en estado líquido:• Estabilidad.• Viscosidad.• Peso específico o densidad.• Finura de molienda.• Contenidos en sólidos en peso o volumen.• Rendimiento.• Temperatura de inflamación. • Vida del producto.• Dilución.• Aplicación.• Secado.


Para las pintura seca:•Aspecto. •Brillo. •Cubrición.•Color.•Dureza.•Adherencia.•Flexibilidad.•Resistencia al impacto.•Rayabilidad.•Resistencia Niebla Salina, humedad, salpicadura,etc.•Resistencia a la temperatura.

7.1.2. Condiciones generales que debe cumplir un sistema de pinturas. • Tolerancia a defectos de preparación de la superficie.• Posibilidad de ser aplicados en condiciones de humedad y temperatura no ideales.• Las pinturas deberán ser de rápido secado.• Deberán ser elaboradas con disolventes no tóxicos.• Deberán tener un alto contenido de sólidos.• Deben tener una larga vida útil.• Se podrán reparar con facilidad zonas dañadas.

7.2. Clasificación de las pinturas.

Dentro de lo que denominamos pinturas, se encuentran los barnices, los esmaltes, las lacas y las pinturas, aunque debe señalarse que estos nombres son cada vez menos concretos a medida que los componentes de las formulaciones modernas han aumentado en diversidad y complejidad.

Así se clasifican:

7.2.1. Atendiendo al curado.7.2.2. Atendiendo a la función que cumplen.

7.2.1. Atendiendo al curado de las pinturas. Pinturas de secaje físico.Propiedades de las pinturas de secaje físico:• Reversibilidad: Solubilidad permanente en los disolventes adecuados aún transcurridos meses o años después de su aplicación. Las moléculas de los disolventes penetran en la pintura y redisuelven las macromoléculas de resinas.• Buena adherencia entre capas.• Sin intervalo máximo de repintado.• Sensibilidad a los disolventes.• Termoplásticos: Reblandecimiento a altas temperaturas.

7.2.1. Atendiendo al curado de las pinturas. Pinturas de secaje físico.Diferentes tipos de secado:

• Secado por evaporación de disolventes. • Secado oxidativo por reacción con el oxigeno atmosférico. • Secado por la acción de la temperatura. • Secado por reacción química entre varios componentes.

7.2.1. Atendiendo al curado de las pinturas. Pinturas de curado químico.Propiedades de las pinturas de curado químico:• Irreversibilidad: Una vez curada, no son solubles en sus propios disolventes.• Posibles problemas de adherencia entre capas.• Con intervalo máximo de repintado.• Dependientes de la temperatura en el proceso de formación de película.• No termoplasticidad: La red polimérica de la pintura curada es tan tupida que incluso a altas temperaturas las moléculas no tienen libertad de vibrar y la película no se reblandece.

7.2.1. Atendiendo al curado de las pinturas. Pinturas de curado químico.Tipos de reacciones más importantes:• Reacción con el oxígeno presente en el aire. La unión entre moléculas se produce mediante la formación de puentes de hidrógeno. La red tridimensional que se forma es poco compacta y poco resistente químicamente. Ejemplos: oleoresinosas, alquídicas modificadas y ésteres de epoxy.• Reacción entre dos componentes. La base y el agente de curado o endurecedor que se presenta en dos envases separados hay que mezclarlo íntimamente antes de la aplicación. La red tridimensional es muy compacta y químicamente resistente. Ejemplos: epoxy, poliuretanos.

7.2.1. Atendiendo al curado de las pinturas. Pinturas de curado químico.Tipos de reacciones más importantes:• La reacción con la humedad del aire. Es el caso de los etil-silicatos ricos en zinc que reaccionan con las moléculas de agua.• Curado a alta temperatura. La mayoría de las resinas de curado químico, tanto si son de oxidación como de dos componentes, permiten la formulación de pinturas reticulables en hornos a temperaturas comprendidas por lo general entre 140 – 180 ˚C. Por este procedimiento se obtiene una reticulación más compacta que por curado a temperatura ambiente, con lo que consigue películas más resistentes mecánica y químicamente.

7.2.2. Atendiendo a la función que cumple la pintura Imprimaciones:Primeras capas de pinturas en contacto directo con el sustrato, fuertemente ligadas y con bajos contenidos de ligante. Su misión es servir de anclaje para las siguientes manos y evitar la oxidación en superficies metálicas por medio de los pigmentos anticorrosivos ya vistos anteriormente. Se aplican tanto sobre madera como sobre hormigón, mampostería, plásticos y metales. Excepto en este último caso, en los demás no es necesaria la presencia de pigmentos inhibidores de la oxidación, como es evidente.

7.2.2. Atendiendo a la función que cumple la pintura Capas de fondo o intermedias:Se aplican sobre la imprimación generalmente con la misión de aumentar el espesor del sistema de pintura para evitar dar varias capas de acabado. La relación pigmento/ligante es inferior a la de las imprimaciones pero superior a la de las pinturas de terminación. Hoy en día son muy utilizadas las capas intermedias de alto espesor o capa gruesa con las que se consiguen películas de 100 ó 200 micras por mano con el consiguiente ahorro en los gastos de aplicación.

7.2.2. Atendiendo a la función que cumple la pintura Pinturas de acabado:Como indica su nombre, son aquellas que se aplican como última capa del sistema, bien sobre la imprimación o mejor aún sobre la capa intermedia. Formuladas con relación Pigmento/Ligante baja para conseguir las mejores propiedades de permeabilidad y resistencia, se pigmentan en toda la gama imaginable de colores. Normalmente brillantes también se fabrican en brillo, satinado o incluso mate.

7.3. Nociones sobre composición de las pinturas. En general los constituyentes fundamentales de las pinturas se pueden agrupar en:

• Vehículo.• Pigmento.• Solvente.

Aunque esto no es rigurosamente cierto en la actualidad por la gran variedad de pinturas.

7.3. Nociones sobre composición de las pinturas. Vehículo: Es el material mas importante ya que constituye el cuerpo de la pintura y permite la formación de películas compactas. El vehículo está constituido fundamentalmente por aceites naturales, resinas naturales y por resinas artificiales o sintéticas. Estan compuestos por aceites naturales, resinas naturales y resinas sintéticas, que son las más comunes. Como ejemplo:Epóxicas, caucho clorado, alquídicas, poliuretanos.

7.3. Nociones sobre composición de las pinturas. Pigmento: Esta constituido por una o varias sustancias sólidas que se disuelven o dispersan en forma de finas partículas en el vehículo.El pigmento cumple varias funciones, entre ellas pasivar el metal base, como protección catódica, colorear, consolidar la película protectora, protegerla contra la luz, catalizar el endurecimiento, etc.

7.3. Nociones sobre composición de las pinturas. Solvente. Son líquidos orgánicos volátiles, cuya función principal es diluir los pigmentos y el vehículo proporcionando una mayor fluidez para facilitar su aplicación, evaporándose posteriormente.

7.4. Selección de un esquema de pintura.

Para la selección de un esquema de pintura, se dispone de Normas Internacionales como las ISO, que precisan los pasos que se tienen que ejecutar.

En general estos pasos se resumen en el esquema siguiente:

Determinación y Clasificación del Medio

Especificaciones de Diseño

Determinación del Tipo de Superficie y Limpieza

Seleccionar el Sistema de Pinturas Ferroprotectoras

Ejecución y Supervisión del Trabajo

Mantenimiento y Control

DIAGRAMA DE APLICACIÓN DE PINTURAS

Agresividad Corrosiva, Categorías y Niveles Anuales para el Acero

PREPARACION DE SUPERFICIE

Sa 2 1/2

Como se observa de esta forma tiene que quedar la superficie para cumplir con el

grado de preparación Sa 2 ½


Sa 2 1/2


grado de preparación Sa 2

Sa


Sa 2 1/2


grado de preparación Sa 1

7.4. Selección de un esquema de pintura.

Propuesta del sistema de pinturas:Propuesta de sistemas de pinturas.En la Norma ISO establece en la Tabla A-4 correspondiente la categoría de corrosividad C4, los sistemas de pintura a emplear.Se establecen tres niveles de durabilidad:• Durabilidad Baja: Sistema sin afectación apreciable en un período de 2 a 5 años.• Durabilidad Media: Sistema sin afectación apreciable en un período de 5 a 15 años.• Durabilidad Alta: Sistema sin afectación apreciable por un período superior a 15 años.

Sistema de Pintura. Capa Intermedia y de Acabado. Categoría de corrosividad C4

No Sistema Pintura

Capa Intermedia y de Acabado Sistema de Recub.

Aglomerante No. de Capas

Espesor (µm) No. Capas Totales

Espesor Total (µm)

S 4.01 Alquílico 2-3 120 3-5 200

S 4.02 Bitumen 2 160 3-4 240

S 4.03 2-3 200 3-5 280

S 4.04 Acrílico, goma clorinada,

cloruro polivinílico

2-3 120 3-5 200

S 4.05 2-3 160 3-5 240

S 4.06 Bitumen 2 160 3-4 240

S 4.07 2-3 200 3-5 280

S 4.08 Acrílico, goma clorinada,

cloruro polivinílico

2-3 120 3-5 200

S 4.09 2-3 160 3-5 240

Sistema de

Pintura

Sistema de Recubrimiento

Durabilidad del Sistema

No Capas Totales

Espesor Total (µm)

BAJA(2 a 5 años)

MEDIA(De 5 a 15

años)

ALTA(Más de 15 años)

S 4.01 3-5 200 X

S 4.02 3-4 240 X X

S 4.03 3-5 280 X X X

S 4.04 3-5 200 X

S 4.05 3-5 240 X X

S 4.06 3-4 240 X X

S 4.07 3-5 280 X X X

S 4.08 3-5 200 X

S 4.09 3-5 240 X X

7.5. Sistema de control de calidad

El establecimiento de un sistema de protección anticorrosiva con pinturas, con las exigencias de las Normas Internacionales, exige de igual forma de la implementación de un sistema de control de calidad antes y durante la aplicación del mismo. Tomando experiencia del trabajo de (Ramírez, 1999), se reproducen los aspectos fundamentales que deben instrumentarse para el establecimiento de este sistema.


1) Inspección y pruebas previas a la preparación de la superficieEvaluar y aprobar el estado de la superficie antes de comenzar la preparación de la misma, observando los problemas de diseño anticorrosivo según los criterios de aceptación y rechazo de acuerdo a las normas internacionales.2) Inspección preparación de la superficieVerificar y evaluar toda la superficie sujeta a protección con recubrimientos anticorrosivos, no pueden observarse presencia de óxidos, recubrimientos con defectos, etc.


3) Inspección y aceptación de la superficie preparada.Evaluar y aprobar la preparación de superficie de acuerdo a los criterios de aceptación y rechazo según las normas internacionales y por las normativas dada. 4) Inspección y prueba, previo y durante la aplicación del primario.Verificar que la aplicación del recubrimiento anticorrosivo primario sea aplicado de acuerdo a las especificaciones del cliente y bajo los parámetros que marque el fabricante de pinturas, con el espesor indicado.


5) Inspección, Prueba y Aceptación de la capa de primario y su curado.Determinar los lineamientos generales que permitan tomar la decisión de aceptar o rechazar la capa de primario, tomándose como herramientas los elementos presentes en las normas.6) Inspección y prueba previa durante la aplicación del acabado.Verificar que la aplicación del recubrimiento de acabado, sea aplicado de acuerdo a las especificaciones, con el espesor indicado por capas.


7) Inspección, prueba y aceptación de la capa de acabado y curado.Definir los lineamientos generales para aceptar o rechazar los trabajos de pintura en la capa de acabado, de acuerdo a los criterios de aceptación o rechazo, usando como herramientas las normas internacionales. 8) Aceptación final del sistema.Determinar los lineamientos generales que permitan aceptar o rechazar el sistema de recubrimientos aplicados basándose en los criterios de aceptación y rechazo, usando como herramientas los procedimientos de inspección.

7.6. Conservación del recubrimiento de pintura.

La conservación y el cuidado de los sistema de pintura, debe formar parte de la conservación preventiva que se realice normalmente en las instalaciones.Como se ha destacado en el trabajo, las pinturas son permeables al agua y al oxígeno, por lo cual con estos contaminantes se crean las condiciones para su deterioro siempre y cuando estén presenten contaminantes conductores iónicos.


Si esto ya ocurrió, entonces hay que evitar la penetración del agua y el oxígeno, para ello hay que impermeabilizar las capas de pinturas, sellando los poros con productos específicos, como pueden ser las ceras impermeabilizantes y abrillantadoras que estudiaremos posteriormente o las grasas de conservación en las condiciones de aplicación que se han estudiado.


Sobre la superficie de la tierra se ha estimado que se depositan anualmente un total de 965 000 toneladas de sal de mar, que tiene como agentes agresivos fundamentales los cloruros y sulfatos.Por lo antes expuesto hay que efectuar el lavado de las superficies expuestas, sobre todo en los períodos de frentes fríos, que es cuando mayor concentración del aerosol marino penetra en el territorio, desde la costa sur.


De igual forma cuando se realizan trabajos con herramientas, hay que reparar inmediatamente los daños del recubrimiento, de lo contrario estará presente la corrosión. Esto es muy común en los pernos y tuercas, que por lo general no se protegen bien y además cuando se hace, se le deteriora el recubrimiento con las herramientas.

7.7. Actividad práctica.

Si se conoce el recubrimiento de pintura empleado, usted puede comentar brevemente sus características anticorrosivas, su composición, estructura, propiedades y aplicación, haciendo referencia a su resistencia a la corrosión.


Las fotos tomadas, en todos los casos corresponden a un tiempo de explotación del equipamiento, menor de 2 años, tiempo menor al mínimo de la durabilidad baja de un recubrimiento. Tomar en cuenta además que las normas internacionales establecen estas consideraciones técnicas, las que deben superar en tiempo a los términos legales que se acuerden entre las partes.Analizar los defectos que se observan en los recubrimientos pintura, identificando sus causas.


Sobre el espesor, hay que plantear, que por lo general es menor al establecido para la agresividad atmosférica imperante en la instalación, de lo que se derivan otras conclusiones.Por último, aunque aún no se ha tratado el tema completamente, aporte criterios sobre las medidas para la conservación de las instalaciones objeto de estudio. En los ejemplos siguientes analizaremos lo antes planteado.


Fig. 1 Base de Tanque de Lodos donde se observa corrosión interfasial.


Fig. 2 Panel de control de la centrífuga en la tecnología diesel.


Fig. 3 Techo de contenedores de Motores de Fuel Oil deteriorados por rozamiento.


Fig. 4 Parte superior de tanque de combustible diesel deteriorados.


Fig. 5 Área de recepción de combustible, observe las celdas de aireación diferencial.


Fig. 6 Base de tanque de almacenamiento de combustible diesel de central eléctrica.

CONCLUSIONES

Del análisis realizado se concluye que la selección y aplicación de un esquema de pintura dado, requiere primeramente del conocimiento de la agresividad corrosiva del medio, de las condiciones de la estructura y de la superficie a la cual se le aplicará el recubrimiento, en lo que incide de forma considerable el diseño anticorrosivo, todo los cual determina el tratamiento superficial previo, el tipo de pintura a emplear y el espesor de la misma.

CONCLUSIONES

Para garantizar todo el proceso de pintura, que se debe regir por un proyecto, es preciso cumplir con un riguroso sistema de control de calidad. Se pone en evidencia de los ejemplos mostrados que faltó el control de calidad en los procesos de pintado.Se concluye que los problemas de diseño tienen una incidencia notable en el deterioro de los recubrimientos de pintura.

TRABAJO INDEPENDIENTE

La actividad práctica se desarrollará continuando el trabajo con las fotos que le fueron entregadas, para ello debe proceder de la siguiente forma:Si se conoce el recubrimiento de pintura empleado, usted puede comentar brevemente sus características anticorrosivas, su composición, estructura, propiedades y aplicación, haciendo referencia a su resistencia a la corrosión.


Las fotos tomadas, en todos los casos corresponden a un tiempo de explotación del equipamiento, menor de 2 años, tiempo menor al mínimo de la durabilidad baja de un recubrimiento. Tomar en cuenta además que las normas internacionales establecen estas consideraciones técnicas, las que deben superar en tiempo a los términos legales que se acuerden entre las partes.Analizar los defectos que se observan en los recubrimientos pintura, identificando sus causas.


Sobre el espesor, hay que plantear, que por lo general es menor al establecido para la agresividad atmosférica imperante en la instalación, de lo que se derivan otras conclusiones.Por último, aunque aún no se ha tratado el tema completamente, pero aporte criterios sobre las medidas para la conservación de las instalaciones objeto de estudio.

protecciÓn con recubrimientos de pinturas. introducciÓn el incremento en la actividad de...

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