Conocer y entender las tendencias en acabados superficiales es, sin lugar a duda, un asunto relevante para las empresas dedicadas a la producción de componentes metálicos. Las decisiones tomadas hoy sobre pretratamiento, aplicación, curado o automatización pueden determinar durante años el consumo de recursos, la calidad del producto y la flexibilidad de una planta.
Para conocer qué cambios conviene observar en México, conversamos con Pedro Castillo, Managing Director de TTX México y presidente del Consejo Directivo de la Chemical Coaters Association International, CCAI, Capítulo en Español; quien, desde su perspectiva, la tecnología solamente tiene valor cuando responde correctamente a las necesidades del proceso. “No existe el sistema ideal, existen los sistemas maximizados de acuerdo con las necesidades industriales de los procesos”.
Bajo esta visión, la tendencia más relevante no es la aparición de una máquina o un producto químico aislado, sino la integración de sistemas más eficientes, medibles y capaces de adaptarse.
Nanorrecubrimientos: menos etapas, pero nuevas decisiones
El pretratamiento es uno de los campos con mayor movimiento. Los procesos tradicionales con fosfatos conservan una presencia importante por su historial industrial, disponibilidad y comportamiento conocido. Sin embargo, los sistemas basados en zirconio y otras capas de conversión ultradelgadas están ganando espacio.
Castillo explica que estos nanorrecubrimientos pueden trabajar a temperatura ambiente, requieren menos agua en sus enjuagues y evitan algunos metales pesados. Esto abre la posibilidad de reducir el calentamiento de tanques y simplificar el tratamiento de aguas residuales.
La literatura técnica respalda parte de estas ventajas. Las capas de zirconio pueden ser hasta tres órdenes de magnitud más delgadas que ciertos recubrimientos de fosfato. No obstante, su desempeño debe analizarse como parte del sistema completo, pues el pretratamiento por sí solo no garantiza la protección final contra la corrosión.
También existen limitaciones. Los resultados cambian de acuerdo al acero, aluminio, galvanizado u otro sustrato utilizado. Algunas alternativas han mostrado buen comportamiento en aluminio y acero galvanizado, pero menor consistencia en determinadas aplicaciones sobre acero.
A partir de ello, es posible concluir que la tendencia no debe traducirse en el reemplazo automático del fosfato, sino de una correcta selección de pruebas de corrosión, adhesión y compatibilidad con la pintura, además de comparar agua, energía, residuos y costo total por pieza.
Pintura en polvo y sistemas líquidos
La pintura en polvo continúa creciendo por su eficiencia de transferencia, la capacidad de recuperación y un bajo contenido de compuestos orgánicos volátiles. En producción metálica de alto volumen, estas características pueden reducir desperdicios y facilitar una operación más limpia.
Algunos estudios indican que los recubrimientos en polvo contienen cantidades prácticamente nulas de compuestos orgánicos volátiles y permiten reducir considerablemente las emisiones frente a formulaciones con solventes.
Pero la pintura líquida sigue ofreciendo ventajas claras en cierto tipo de aplicaciones. “El recubrimiento en polvo funciona mejor para partes metálicas en producción de alto volumen, mientras que el líquido es mejor para partes plásticas y de madera, así como aquellas que demanden colores muy específicos”, según observa el directivo de TTX.
Más que una competencia con un ganador definitivo, el mercado avanza hacia una selección más precisa. Material, geometría, volumen, cambios de color, apariencia, resistencia y especificación del cliente deben determinar la tecnología. En plantas con una mezcla amplia de productos, incluso puede ser conveniente conservar capacidades híbridas.
Curado con menos energía, espacio y tiempo
El curado concentra buena parte del consumo energético de una línea. Por eso están cobrando relevancia el infrarrojo, los sistemas híbridos, la electrificación y las formulaciones capaces de curar a menor temperatura.
Un estudio de la Industrial Technologies Program Energy Efficiency and Renewable Energy advierte, en un caso de estudio, que la incorporación de un horno infrarrojo incrementó la producción más de 50%, redujo rechazos y disminuyó 15.5% el consumo de gas por pieza Sin embargo, el infrarrojo no funciona igual para todas las piezas. Es especialmente conveniente cuando la radiación puede alcanzar directamente la superficie. En geometrías complejas, una solución híbrida permite utilizar infrarrojo para llevar rápidamente el polvo al punto de gel y convección para completar el curado.
El curado mediante láser también comienza a aparecer en proyectos de demostración. Su promesa es calentar directamente el recubrimiento, reducir el espacio ocupado y electrificar el proceso. Pero, todavía debe considerarse como una tecnología emergente, no una alternativa madura para cualquier línea.
Automatización centrada en calidad, no en cantidad
El uso de robots y de sistemas automáticos ha ganado terreno principalmente en operaciones repetitivas, aplicación uniforme y manipulación de piezas grandes. Los cobots, por su parte, encuentran oportunidades en carga, descarga y actividades auxiliares. Como lo indica Pedro Castillo, “la automatización es importante, pero el nivel y la calidad de la automatización hacen la diferencia”.
Una línea de acabado combina química, movimiento, temperatura, ventilación y tiempos de proceso. Automatizarla no debería orientarse solo en la agregación de robots, sino en lograr que tanto equipos como variables se comuniquen de manera confiable. Para el miembro de la CCAI, la supervisión humana sigue siendo necesaria, especialmente cuando existen cambios frecuentes de producto o desviaciones difíciles de anticipar.
Al implementar sensores y sistemas de adquisición de datos, es posible vigilar indicadores importantes como concentración química, conductividad, temperatura, presión, velocidad de transportador y consumo energético. La inteligencia artificial, también empieza a encontrar una aplicación más concreta en inspección visual.
En un estudio académico, con el título A Systematic Review on Deep Learning with CNNs Applied to Surface Defect Detection, se realizó la revisión de 59 estudios en donde se pudo constatar que las superficies metálicas representan la categoría más frecuente en las investigaciones sobre detección automática de defectos. También destacó el uso de aprendizaje por transferencia, cámaras industriales y estrategias para controlar variaciones de iluminación. El siguiente paso deberá buscar relacionar cada defecto con sus posibles causas de proceso para pasar de la inspección final a la prevención.
Sustentabilidad a lo largo de toda la línea
El cuidado del entorno es más y más entendido como una tendencia indiscutible, puesto que una planta puede instalar un pretratamiento avanzado y seguir desperdiciando energía en el horno; o puede recuperar pintura, pero consumir demasiada agua y generar retrabajos. La sustentabilidad debe evaluarse como un balance integral.
A este respecto, Castillo considera que “las tecnologías por sí solas no generan una solución; sino que forman parte de las herramientas que dependerán de su correcta aplicación, mantenimiento y esfuerzos de optimización”.
Entre las mejores prácticas documentadas aparecen los balances de agua, enjuagues en contracorriente, control del arrastre de químicos, separación de corrientes y recuperación mediante filtración o membranas. Para México, la recomendación es medir agua, energía, químicos, emisiones, recuperación de material y retrabajos por pieza terminada. Esos indicadores permiten comparar tecnologías con mayor objetividad.
Algunos mercados en crecimiento están generando también cambios de manera creciente. La tecnología de electromovilidad, los equipos para procesamiento de datos y para la producción de los componentes aeroespaciales, están elevando los requerimientos de corrosión, trazabilidad y compatibilidad con nuevos materiales. Ante este panorama, una línea rígida puede convertirse rápidamente en una limitación.
No obstante, la tendencia más importante quizá sea la flexibilidad, lo cual implica diseñar sistemas capaces de recibir nuevas formulaciones, piezas, volúmenes y exigencias de calidad. Pero esa capacidad depende también de personas preparadas. En este sentido, es claro que, como valor adicional de la capacitación técnica, se formaliza la operación, se mejora el diagnóstico y se reduce la cantidad de retrabajos.
Para las empresas mexicanas resulta vital observar tendencias y, sobre todo, entender que esto no significa comprar primero y entender después. La decisión de ingeniería debe comenzar por definir el producto, el sustrato, la calidad requerida, el volumen y los posibles cambios futuros. Solamente entonces será posible elegir una tecnología que no sea únicamente novedosa, sino verdaderamente útil, sustentable y rentable.