Pinturas marinas - Parte 1 - Definiciones y aspectos pre-eliminares.

Cuantos de nosotros nos hemos cuestionado alguna vez lo difícil que es familiarizarse con los procesos de pintura naval??... acaso los estándares varían dependiendo del fabricante o del inspector de pinturas, o tal vez dependen de cada astillero en particular????... pues bien!, en este artículo trataremos de aclarar algunos detalles que te harán abandonar esa recurrente incertidumbre. A continuación encontrarás una recopilación de fundamentos y tecnicismos relevantes que todo profesional de la salud y seguridad ocupacional debe conocer para hacer más fácil su labor.

Para comenzar debemos tener presente que la aplicación de un “esquema de pintado” es uno de los procesos más delicados dentro de la cadena productiva. El maestro especializado en pinturas posee amplio conocimiento de su área producto de años de experiencia, avanzada práctica, sumado a capacitación y entrenamiento técnico. Sin embargo, la cantidad de variantes ambientales y técnicas que influyen hacen que prácticamente cada aplicación sea única e irrepetible. Es en esta etapa en donde se provee de protección al acero frente a los diferentes agentes físicos y químicos propios de su uso en condiciones de operación, sin dejar de lado que además se brinda una adecuada presentación estética al producto.

1.- DESCRIPCIÓN DE LAS PINTURAS MARINAS

Antes que todo y por muy básico que parezca, conviene definir detalladamente el concepto de pintura, cuyo entendimiento nos dará una idea de cómo se distribuyen las sustancias y/o compuestos dentro de ella.

Una definición aceptable es la que nos provee Sherwin Williams (2016), “la pintura es una dispersión de un pigmento disuelto en un medio líquido, que tiene la propiedad de secarse una vez que ha sido aplicado sobre una superficie.” Bajo este concepto, se entiende que las pinturas están compuestas por tres ingredientes principales: pigmento, vehículo y el solvente, los cuales definiremos a continuación:

Los pigmentos son pequeñas partículas de origen natural o sintético que generalmente determinan el color y muchas de las propiedades asociadas a la aplicación; A modo de ejemplos podemos nombrar el óxido de zinc, plomo, aluminio, carbono, talco, y el alquitrán de hulla. Una parte significativa de estos pigmentos añade peligrosidad a las pinturas por tratarse de sustancias cuya exposición se debe controlar.

El vehículo es un aglutinante que mantiene unidos los pigmentos de la pintura. También determina en gran medida las prestaciones de la aplicación, tales como su flexibilidad, durabilidad, resistencia a los productos químicos y acabado superficial. Muchas pinturas son conocidas por el tipo de aglutinante, por ejemplo las pinturas epoxi, alquídicas, uretanos, vinílicas y fenólicas.

El solvente o disolvente (o diluyente) es el compuesto en la que se diluye el pigmento (soluto), que en este caso se añade para disminuir la viscosidad de la pintura (“aclarar”) y facilitar su aplicación sobre las superficies. Los solventes pueden ser de origen natural, (agua o aguarrás vegetal) o químico (alcoholes, cetonas, éteres, xileno, metil-etil-cetona, etc.).

No obstante, independientemente de los anteriores, cada pintura puede contener diferentes aditivos que le ayudan a obtener ciertas propiedades según el uso para el cual fueron fabricadas. Entre estos aditivos podemos encontrar plastificantes, secantes, acelerantes, abrillantadores, anti-arañas y anti-olores, entre varios otros (Sherwin Williams, 2016).

La actividad humana ha dañado nuestro hábitat prácticamente desde sus inicios, sin embargo es en las últimas décadas en donde hemos creado conciencia respecto al daño producido y a sus futuros efectos, y al hablar de pinturas no debemos considerarlo una excepción, puesto que la contaminación producida por estos procesos cobra una enorme relevancia al hablar de nuestra mayor problemática ambiental, el calentamiento global.

Los Compuestos Orgánicos Volátiles (COV) son sustancias que contienen carbono y que al mezclarse con otras sustancias generan gases o vapores que escapan al ambiente. Muchos de estos COV son liberados por pinturas y disolventes durante su evaporación. Los COV son contaminantes ambientales, pues destruyen el ozono estratosférico, producen ozono troposférico, contribuyen a la formación de smog fotoquímico y afectan la salud humana.

El profesional en Prevención de Riesgos Laborales debe gestionar una asesoría adecuada que permita justificar e incluir en el proceso productos con bajo contenido de COV, el cual ya está siendo regulado principalmente en EE.UU. a través de su agencia ambiental (EPA por sus siglas en inglés).

Y que hay de la clasificación???... bueno, la clasificación de las pinturas puede ser bastante compleja, pero para no complicar demasiado las cosas diremos que las principales series de pinturas marinas son las de base epóxidica, alquídica, vinílica, fenólica, caucho clorado, poliuretano, las imprimaciones y los antifoulings.

Cada una de ellas otorga características que se relacionan con las condiciones de uso de la embarcación, definidas previamente en un documento que indica el esquema de pintado.

2.- ESQUEMAS DE PINTADO

Un esquema de pintado es una secuencia de técnicas de preparación superficial y aplicación de pinturas que permite cumplir con las especificaciones definidas en la etapa de ingeniería, y dar la protección adecuada al acero. Un ejemplo de un esquema de pintura para un estanque de agua dulce es el siguiente:

Es importante hacer referencia que debido a los altos costos involucrados en la aplicación de esquemas de pintura, resulta esencial tomar precauciones para evitar o al menos disminuir fallos en el proceso. La experiencia indica que para lograr este objetivo se requiere de un producto adecuado, un procedimiento estandarizado y personal especializado, lo cual permite asegurar una aplicación óptima y a la vez proteger la inversión realizada.

Un esquema de pintado básico para la una obra viva puede ser el siguiente:

• Preparación superficial: Chorreado abrasivo standard Sa 2 ½ (ISO 8501-1: 1988).

• Primera mano: Hempadur Quattro 17634 (rojo) (275 micras espesor húmedo).

• Mano intermedia: Hempadur 47182 (crema) (125 micras espesor húmedo).

• Capa acabado: Hempel´s Antifouling oceanic+ 73900 (rojo) (175 micras espesor húmedo).

Los esquemas de pintado pueden varia dependiendo de la normativa en el país de referencia, especificaciones del cliente o recomendaciones del fabricante de pinturas, entre otros.

3.- TIPOS DE PINTURAS

Las pinturas anticorrosión

Se fabrican con bases vinílicas de laca o uretánicas o en los nuevos sistemas de recubrimiento de base epoxídica. En la actualidad los sistemas epoxi son muy aceptados y cumplen todos los requisitos de calidad establecidos para el medio ambiente marino.

Imprimación de taller (shop-primmer)

El revestimiento de imprimación es el primer sistema de protección de pre-fabricación que se aplica a las piezas de acero sin procesar, el cual es llamado “imprimación de taller o shop-primmer”. Esta capa es importante para mantener el buen estado de las piezas durante la construcción. Este tratamiento cumple dos funciones importantes: las cuales son preservar el acero hasta finalizar el producto final y mejorar la productividad de la construcción.

La mayoría de las imprimaciones de pre-construcción son ricas en zinc, con aglutinantes orgánicos o inorgánicos. Entre las imprimaciones inorgánicas a base de zinc predominan los silicatos de zinc. Los sistemas de recubrimiento a base de zinc protegen los recubrimientos de una manera muy similar a la galvanización. Si el zinc se aplica sobre acero, el oxígeno reaccionará con aquél para dar óxido de zinc, que forma una capa impermeable que impide que el aire o el agua entren en contacto con el acero.

Los espesores de la aplicación varían sutilmente dependiendo el material, no obstante, se considera óptimo un espesor entre 15-25 micras para planchas y 12-15 micras para perfiles. El tiempo de secado es de 4 a 5 minutos a una temperatura promedio de 20°C y se puede utilizar diluyente para disminuir su espesor.

Dentro de las principales ventajas que poseen estos productos son: No produce humos, resiste manipulaciones (plegado, etc.), es soldable (por lo que no es necesario retirar la pintura del material), y resistente al agua y algunos choques químicos menores.

Las pinturas anti-incrustantes (o anti-fouling)

Un buque en operación es afectado por incrustaciones en su obra viva, las cuales deterioran la pintura y afectan el desempeño de la embarcación.

Una incrustación es una acumulación o adherencia de material indeseado sobre la superficie de un sólido, estas pueden ser organismos vivos o materiales inertes de origen orgánico o inorgánico. Otros términos utilizados en la literatura técnica incluyen “formación de depósitos”, “deposición”, entre otros.

Las pinturas anti-incrustación o denominadas antifouling en inglés, se utilizan para evitar la proliferación y la adherencia de organismos marinos al casco, principalmente moluscos, los que al adherirse al casco aumentan la resistencia de la embarcación al navegar, reducen su velocidad y por consiguiente aumentan el consumo de combustible y generan una grave corrosión en el casco. Con este fin se utilizan mucho los compuestos a base de cobre. Se trata de pinturas que liberan pequeñas cantidades de sustancias tóxicas en la superficie del casco del buque. Los colores se obtienen añadiendo negro de humo, óxido de hierro rojo o dióxido de titanio.

La normativa medioambiental de algunos países ha prohibido el uso de pinturas anti-incrustantes debido a la contaminación producida al medioambiente marino; Tal es el caso de Canadá, cuyas embarcaciones no poseen antifouling. Sin embargo, en muchos casos la obra viva se refuerza con un mayor espesor de pinturas epóxicas o siliconas.

El principio básico del Antifouling es la presencia de compuestos activos en la pintura que generan un ambiente hostil para los organismos marinos, evitando que se adhieran y crezcan sobre el casco. Estos compuestos se van liberando paulatinamente, lo que permite que su efecto perdure en el tiempo.

Producto formulado en base a biocidas orgánicos biodegradables, con lo que se evita su presencia prolongada en el ambiente marino.

Por tratarse de un tema bastante amplio, a esto le dedicaremos un capítulo aparte en el futuro.

4.- TIPOS DE APLICACIONES

En un esquema de pintado se pueden distinguir tres tipos de aplicaciones:

4.1.- Aplicación de Capa completa (Full coats)

Aplicaciones de primera mano (first coats): El espesor de la capa dependerá de la zona a cubrir, no obstante, para aplicaciones en habitabilidad o salas técnicas los esquemas indican un espesor promedio de 200 micras, en casco 400 a 450 micras, pudiendo alcanzar entre 800-1000 micras según especificaciones del fabricante.

Aplicaciones intermedias (Intermediate coats): Corresponden principalmente a capas que actúan como sellos o anclajes, con el fin de producir aumento de espesor y mejorar la adherencia entre capas de pinturas.

Aplicaciones finales (Finish coats): Son capas de acabado final, tales como aplicaciones con bases epóxicas, siliconas o antifpoulings.

4.2.- Aplicación estratégica (Stripe-coat)

Es la aplicación de un recubrimiento de pintura realizado a zonas irregulares, tales como cordones de soldadura, groeras, bordes interiores de orificios, roscas de pernos, entre otras. Generalmente es aplicada antes de la primera capa completa.

Se aplica mediante el sistema convencional (brocha/rodillo) y se utiliza un color diferente para diferenciarlo del revestimiento principal.

4.3.- Recuperación de esquema (Touch-up)

Corresponde a la reparación de una zona previamente pintada, la cual ha sido dañada por algún agente físico o químico. Para este tipo de aplicación puede ser utilizado indistintamente la aplicación convencional como la aplicación con sistema air-less.

5.- TÉCNICAS DE APLICACIÓN

La naturaleza de los trabajos de construcción y reparación de buques obliga a emplear diversos tipos de pintura para aplicaciones distintas, desde productos al agua hasta revestimientos epóxicos de altas prestaciones. Las pinturas se aplican a las distintas partes del buque con fines muy variados. Ninguna pintura cumple con todas las condiciones buscadas (protección anticorrosión, anti-incrustaciones y resistencia alcalina, por ejemplo).

El tipo de pintura adecuado para una aplicación determinada depende de las condiciones a las que vaya a estar expuesta. Los instrumentos de aplicación de pintura van desde los simples rodillos y brochas hasta los pulverizadores sin aire y las máquinas automáticas.

Las 2 principales técnicas de aplicación que pueden ser observadas en astilleros son las siguientes:

5.1.- Aplicación convencional (brocha/rodillo)

Es una de las aplicaciones más sencillas, pero no exenta de riesgos. Como cualquier aplicación, requiere de habilidad manual y conocimientos básicos para evitar dejar defectos visibles.

Describiremos esta técnica a fondo en un futuro artículo aparte.

5.2.- Aplicación mediante pulverización sin aire - sistema air-less

El sistema de aplicación de pintura más usado en el sector de la construcción naval es la pulverización sin aire. Se trata de un sistema semi-automático que simplemente comprime la pintura por un conducto hidráulico que en uno de sus extremos dispone de una boquilla de pulverización; Lo que impulsa la pintura es la presión hidrostática, no la neumática. Para reducir el exceso de aplicación y el desperdicio, en los astilleros se está generalizando la utilización de pulverizadores sin aire. Son mucho más limpios que los de aire comprimido y sufren menos fugas que ellos, pues trabajan a menos presión.

Procedimiento de habilitación de la máquina

En el proceso de aplicación de pinturas, el maestro pintor debe realizar una verificación de la máquina, cerciorándose de que esta se encuentra operativa, para esto debe quitar residuo pintura de la manguera, verificar la lubricación, verificar estado de los filtros, seleccionar la boquilla adecuada y verificar la presión de la línea.

Además debe preparar la máquina para el pintado, para lo cual debe conectar a red de aire comprimido o al compresor móvil, extender paños y conectar a boquilla y máquina, conectar las mangueras y conectar la máquina a tierra.

Para preparar la pintura las acciones son las siguientes:

• Abrir tarro y revolver

• Aplicar componente B y revolver (con taladro agitador)

• Verter diluyente a tarro componente para extraer residuo y diluir adelgazar pintura y revolver nuevamente (con taladro agitador).

• Abrir válvula de paso AC y abrir lentamente regulador de presión

• Realizar flashing a los paños de manguera hasta que se obtenga pintura homogénea.

• Montar succión, tapar/proteger de impuresas (polvo y otros)

• Montar boquilla (5 19 – 5 17, etc.)

Esta actividad será analizada desde el punto de vista de la seguridad en futuros artículos.

6.- CONDICIONES DE APLICACIÓN

Tanto el supervisor como el pintor deben conocer tanto el tipo de pintura que utiliza, así como sus características y limitaciones, con el propósito de prevenir errores al momento de aplicarla, como la excesiva dilución, el secado lento, el cuarteo o que esta no cubra la superficie de forma óptima.

Temperatura

Las propiedades de la pintura se alteran ante la variación de temperatura, es por esto que antes de la aplicación debe controlarse esta variable con el objetivo de no afectar su acabado final, resistencia, calidad, entre otros.

Producto de estas variaciones se puede obtener que a temperaturas bajas la pintura aumente su viscosidad, por lo que posiblemente requiera mayor aporte de solvente. No obstante se debe estar atento a las proporciones correctas y no añadir más solvente que el recomendado.

Por el contrario, a mayores temperaturas la pintura se vuelve menos viscosa, afectando su fijación a la superficie. En general se recomienda no pintar cuando se superen las temperaturas máximas recomendadas por el fabricante, puesto que el tiempo de secado y curado se reducen mucho e influyen negativamente dejando marcas visibles y otras imperfecciones. Lo mismo puede suceder si se pinta al sol, ya que la superficie puede estar a mayor temperatura que la temperatura ambiente.

Humedad relativa

El chequeo de esta variable se realiza antes de la aplicación con el objetivo de cumplir con las condiciones que exige el fabricante. Es común utilizar deshumidificadores para controlar la humedad principalmente en depósitos, los cuales cuentan con un sistema que permite ingresar aire seco a la zona de pintado; En el mejor de los casos, es ideal que la humedad relativa no esté por sobre el 65%. El instrumento utilizado para medir la humedad se denomina higrómetro.

Dilución

Es importante tener en consideración que diluir un producto con un porcentaje mayor al indicado tiene como consecuencia que el espesor final de la capa es menor, y si la dilución es excesiva puede producirse una separación de los pigmentos de la pintura, afectando sus características, aplicación y acabado final.

Para tk´s de agua dulce es común utilizar pinturas con alto volumen sólido (sin solventes) lo cual resulta ser de secado rápido y con baja emisión de vapores. Esto para evitar dejar rastros de disolventes en el agua a utilizar (sabor, olor, etc.). Este tipo de pintura se aplica con máquinas especiales que calientan la pintura antes de la aplicación para disminuir su viscosidad.

Igualmente es relevante destacar que para una pintura con un 100% de sólidos volumétricos no debe diluirse para su aplicación porqué la película de pintura quedará con menor resistencia química debido a pequeñas burbujas de solvente retenido.

Perfil de anclaje:

Es el grado de rugosidad que posee una superficie; Este se basa en el principio de formación de valles y crestas en la superficie de un metal. Son estos valles y crestas los que luego de la preparación de la superficie servirán de anclaje mecánico para lograr la adherencia del revestimiento al metal.

El instrumento utilizado para medir esta variable se denomina “medidor de perfil de anclaje” y existen tanto análogos como digitales.

Espesor de la aplicación

El espesor de las capas de pintura se mide en micras, debemos tener presente que 1 micra es “una milésima de milímetro” o 1/1000 milímetros. Aún cuando son dimensiones muy pequeñas, es una variable que se controla en cada aplicación. Para medir el espesor de las capas de pintura se utiliza un instrumento denominado peine, el cual indica en micras el espesor que alcanza la aplicación en húmedo.

Deben cumplirse las indicaciones del fabricante en cuanto a espesor para no afectar el acabado y calidad de la aplicación; Como regla general se debe considerar que a mayor espesor de la capa, mayor será el volumen de vapores emitido al ambiente y por consiguiente, mayor será el tiempo de secado.

Compatibilidad de aplicaciones

Debido a que cada solvente otorga diferentes propiedades a las pinturas, cada pintura posee un diluyente específico; El utilizar un diluyente incorrecto puede afectar la disolución debido a las interacciones químicas que se producen entre las sustancias. Como recomendación general, para diluir una pintura siempre se debe usar el diluyente (mezcla de solventes) del mismo tipo de la pintura (alquídica, epóxica, poliuretano) y además, del mismo fabricante para así mantener todas las características de la ficha técnica del producto debido a que los porcentajes de los diferentes solventes que componen el diluyente pueden diferenciarse entre un fabricante y otro. Esta porción de disolvente se evapora durante el secado.

Si aplicáramos un diluyente sintético para diluir una pintura epóxica o un poliuretano, la incompatibilidad sería completa y las pinturas sencillamente se “cortarían”.

En general un diluyente epóxico podría usarse para diluir pinturas epóxicas, aducto, aminas, poliuretanos, epóxicos o fenólicos sin que se presente una incompatibilidad absoluta pero sí tendríamos consecuencias en el brillo, espesores de película, secado, porosidad y nivelación de la película final.

Tiempo de curado de las pinturas:

El curado es el proceso físico-químico por el cual una pintura se fija a una superficie de forma definitiva. Este se compone de dos etapas:

Secado – Corresponde al proceso de evaporación de todos los solventes y diluyentes añadidos a la pintura con objeto de hacerla líquida o de reducir su viscosidad. Una aplicación ha secado cuando no mancha al tocarla.

Endurecimiento – Corresponde al proceso por el cual la resina principal de la pintura se crea y a su vez se endurece con todos los demás pigmentos y aditivos que la compone, creando un recubrimiento sólido y adherente. Cuando una pintura no ha endurecido es posible retirarla fácilmente del sustrato aplicado.

Atendiendo a las definiciones anteriores, una pintura primero se seca, luego se endurece y producto de estas dos etapas anteriores se cura (curado=secado+endurecimiento).

Uno de los métodos más utilizados para clasificar las familias de pintura existentes en el mercado consiste en identificarlas por su mecanismo de curado, de tal forma que tenemos pinturas de curado físico y pinturas de curado químico.

Tiempo de repintado:

Las pinturas poseen un indicador llamado tiempo de repintado, el cual indica al pintor el tiempo dentro del cual puede aplicar la siguiente capa (24/48 horas, 5/15/30 días, etc.). En caso de haber transcurrido el tiempo recomendado, es requerido aplicar una mano adicional para reactivar la capa anterior y que la nueva aplicación sirva de anclaje a la mano siguiente; Esta capa debe no debe ser menor a 100 micras, la que finalmente podría disminuir alrededor del 25% al evaporarse el solvente.

Otra opción consiste en lijar la superficie para producir un perfil de anclaje apropiado para la siguiente aplicación, no obstante, en grandes áreas se recomienda aplicar pintura en lugar de realizar lijado, ya que esto supone optimización significativa de tiempo.

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Agradezco la revisión de este artículo a Gabriela Casner y Eduardo Jerez.

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Un cordial saludo.

Jorge Obando

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