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Nuevas tecnologías

Arenando el casco
(sand time and sandblasting)

por Ing. Naval Roberto R. Alonso

Al tiempo de verano (summer time) los navegantes normalmente lo asociamos con el contacto de la arena en la planta de los pies. Para quienes además construimos barcos la arena nos recuerda a un proceso perfecto e inigualable, previo al pintado, para la correcta preparación de las superficies metálicas El arenado o “sandblasting” es el mejor método abrasivo de limpieza y remoción de cascarillas de laminación, óxido capas de pintura viejas y otros contaminantes; deja un perfecto anclaje donde se ha de fijar la primera capa de pintura de protección.

Me propongo establecer una pequeña guía o explicación del proceso de trabajo que pueda servir para quién deba asumir este tratamiento en su casco o en una nueva construcción. Los métodos de tratamiento y limpieza de las superficies metálicas de cascos disponibles son:

  1. Limpieza mecánica con máquinas rotativas tipo lijadoras con discos abrasivos o cepillos duro de alambre de acero
  2. Proyección de arena por chorro de agua a presión
  3. Tratamiento por medio de ataque químico o “decapantes”
  4. Arenado o “sandblasting”. Proyección de arena por aire a presión.

El punto 1) se define como trabajo mecánico realizado por medio de máquinas rotativas que desprenden los óxidos, cascarillas o capas viejas de pintura y también parte del metal base. Salvo que sea realizado con equipos de nueva tecnología que permiten regular la presión de los discos sobre la superficie a limpiar como las máquinas Aurand o similar, el acabado con máquinas manuales resultará generalmente desparejo y con superficies muy alisadas. Su aplicación está ajustada mayormente a paños de chapas planos o tratamiento de enchapados planos antes de ingresar al proceso de construcción. En chapas de acero de espesor 3,25 mm este tratamiento puede producir deformaciones. Decididamente no puede ser aplicado en espesor de chapa inferior a 2,5 mm. por la temperatura que se produce durante la abrasión. Y limpieza produce deformaciones permanentes.
La proyección de arena, granalla con chorro de agua a gran presión o agua con otros pasivadores químicos incorporados y con equipos de vacío para recuperación del líquido como el NLB HydroPrep, solo encuentran aplicación en grandes diques de carena donde la limpieza es requerida además en grandes barcos y cascos con gran espesor de acero.
El tratamiento químico por medio de soluciones líquidas de ácido fosfórico o muriático, si bien representan una alternativa válida, la durabilidad y garantía posterior de este proceso estará mas ajustada entonces a la calidad y adherencia propia del esquema y las pinturas que se utilicen a continuación del tratamiento.

ARENADO (sandblasting)

Ex profeso, hemos dejado para el final para extendernos detenidamente en el “arenado”. El arenado o proyección de arena por medio de aire a presión es el mejor de los tratamiento mecánicos disponibles todavía para dar base cierta a cualquier esquema de pintura que se adopte. Otros abrasivos que describiremos mas adelante, que también pueden ser proyectados con aire a presión, se los engloba igual y genéricamente bajo la denominación de “sandblasting”.
La superficie luego del proceso de arenado (ver gráfico adjunto) presenta (en una visión al lente del microscopio) una serie de valles y picos con profundidades que varían entre 1,5 a 3,5 milésimas de milímetros perfectamente uniforme. Es en esa base metálica “áspera” y micro rugosa que la película de pintura encuentra su mejor cuna para “agarre” y adherencia.
Comúnmente las distancias entre picos y valles es variable según la presión del aire de la tobera, su cono de barrido y la granulometría de la arena proyectada. Si se respetan las pautas básicas de este proceso el éxito final está garantido. La arena es un silicato de muy bajo costo y fácil obtención, aunque sus granos al golpear la chapa se parten formando un fino y penetrante polvo. Al cabo de una o dos proyecciones de la arena en uso debe ser reemplazada porque adopta la característica del talco o la harina.
A la arena a usar se la clasifica según la norma ASTM; pasándola por una malla Tyller de tejido metálico de calibres 16 (que permite el paso de granitos de arena de 1,18 mm) hasta un mínimo de calibre 30 (pasan granos de hasta 0,6 mm) según se desee sea mas gruesa o mas fina según el esquema de pintura a aplicar posteriormente. Normalmente estos granitos proyectados con aire a una presión superior a los 6 kgrs/cm2 producirán unas depresiones de 1,5 micras al golpear contra la superficie de la chapa y partirse.
Si bien puede utilizarse arena de origen marino será indispensable en tal caso lavarla y secarla antes de usar y; posteriormente lavar la superficie de la chapa arenada con soluciones para remover y neutralizar cualquier vestigio de sal antes de pintar.
En nuestro caso es mas común el uso de arena proveniente de lecho fluvial , con lo que el cuidado previo se ajusta solamente a seleccionar cuidadamente la granulometría, por los argumentos que expondré a continuación
Es indispensable que la arena a utilizar esté bien seca para que fluya muy bien en la tolva de “gravedad” que normalmente se utiliza para expulsarla hacia la tobera, caso contrario se obturarán las líneas y se demorará la tarea.
Como la granulometría, la presión del aire suministrado y el pico de la tobera de salida nos definen la profundidad o tamaño del valle que producirá la arena en su impacto contra la chapa, y que puede llegar en algunos casos hasta 3,5 milésimas de milímetro; será importante definir previamente el tamaño de los granitos constitutivos de la arena a emplear, por la siguiente razón:
Las pinturas de base epóxica - con mas viscosidad y mayor cantidad de sólidos en suspensión en su composición - se adecuan mejor a las mayores diferencias entre picos o crestas y profundidad de los valles como base adecuada de anclaje; el valor final de espesor de película de pintura seca en este caso es también mayor.
En cambio una pintura de base o vehículo vinílico o poliuretánica tendrá mejor adherencia y soporte en menor profundidad de arenado de la superficie. Genéricamente entonces puede afirmarse que entre 1,5 a 3,5 milésimas de profundidad de preparación de arenado abarcará a la totalidad de los esquemas posteriores de las mejores marcas de pintura disponibles en el mercado. Con instrumentos como micrómetros, elcometers de ultrasonido, comparadores de perfil de arenado o cintas y placas de réplica se podrá chequear adecuadamente una buena preparación inspeccionando la superficie del trabajo realizado e introducir las correcciones que hiciesen falta durante el proceso.
Decíamos mas arriba que también pueden proyectarse por chorro de aire con el mismo efecto resultante adecuado para preparar la chapa : escoria refractaria; o granalla metálica y productos de marcas registradas como Green Diamond, Copper Blast, Garnet o Copper Slag, que si bien resultan mas caros inicialmente permiten ser reutilizados varias veces en el proceso y evitan la aspiración de silicatos al operador que , a largo plazo y si no se dispone de equipos adecuados para el trabajo enferman los pulmones.
Convencionalmente al trabajo de arenado se lo define por el grado o standard de limpieza final obtenido., y que a continuación detallo:

METAL BLANCO =Todo el óxido visible, restos de pintura y partículas extrañas son removidos de la superficie,.El acero totalmente limpio quedará de color gris claro similar al aluminio. La norma británica B.S. 2 ½ es el correlato de esta situación. Nuestras construcciones BWB llevan normalmente este esquema de preparación.

PROXIMO AL BLANCO = En esta condición el 95% del área (uniformemente distribuida) y tratada estará limpia y sin vestigios de óxidos e impurezas. ( Ojo que no quiero decir que habrá un 5% de área sin arenar).

CALIDAD COMERCIAL = 2/3 De la superficie tratada estará libre de restos de óxidos e impurezas. Corresponde aclarar nuevamente que esta condición detalla lo que sería observado “un tono ligeramente suave de marrón” sobre un fondo gris mas claro.

BARRIDO = El metal base tiene una apariencia donde permanecen adheridos fuertemente escamas o cascarillas de laminación , óxido, o vestigios de pintura eventualmente distribuido en zonas o parches como manchas translucidas o de distinta tonalidad.
Es importante acotar y ponderar fundamentalmente que esta labor definirá para el resto de la vida útil la duración, protección y resistencia a la oxidación de todas las estructuras y enchapados del barco y la simplicidad del mantenimiento de la pintura del barco.
Si bien el proceso de arenado es relativamente rápido, la limpieza posterior del casco y el área de trabajo misma se vuelve excesivamente lento. Existen equipos mas modernos de arenado de enchapados planos con un pequeño volumen confinado, donde un equipo de vacío o de aspiración simultáneamente recoge la arena que la tobera proyecta. Son de proceso muy lento y se los reserva normalmente para arenar en pequeños espacios donde la existencia de otros equipos instalados complejos podrían ser dañados por el polvo residual de silicio proyectado.
Durante la construcción de un barco, la correcta programación de las tareas implicará iniciar el proceso de arenado por el exterior del casco inicialmente, aplicación inmediata de la capa base shop- primer o anti óxido al cromato del vehículo elegido (epóxidico, vinílico, poliuretánico, etc) y posteriormente arenar el interior del casco. Es mas fácil cerrar las aberturas cuando se completa la limpieza de la arena interior previo al pintado, ya que el tiempo de trabajo será siempre mayor en el interior y obligadamente mas prolijo, por el tipo de complicación que normalmente presentan las estructuras interiores del barco. En esta secuencia indicada se sabe que con posterioridad no se manipulará mas arena. (como ocurrirá si la secuencia fuera la inversa).
Un correcto proceso de arenado y preparación de superficie estará completo cuando la superficie ha sido trapeada y barrida de todo vestigio de polvo con aire seco a gran presión. Si hiciera falta repasar alguna zona, una limpieza rápida con trapo húmedo embebido en alcohol. Hay que evitar el contacto de la superficie arenada con la grasa o suciedad de las propias manos, y evitar cualquier líquido o solvente que contenga grasa. La superficie así preparada es muy contaminables y una desatención por pequeña que sea tendrá su correlato en una adherencia deficiente de la primera capa de pintura base. En caso de aumento de la humedad ambiente se suspenderá el proceso inmediatamente. Normalmente los límites para estos dos parámetros (baja temperatura y alta humedad) son iguales a los indicados por el fabricante de la pintura.
Dado que el proceso de oxidación de la superficie arenada es relativamente rápido, se deberá controlar siempre la humedad ambiente y aplicar la capa de pintura de protección en un plazo no mayor de 4 a 6 horas posteriores al arenado.
Por las altas temperaturas reinantes con baja humedad relativa, si no se dispone de un área cerrada bien confinada para realizar el trabajo, los meses de verano son los mas indicados. No olvidemos que el proceso de arenado definirá la durabilidad y mantenimiento posterior en casi todo el resto de la vida del barco. Las herramientas que son necesarias para cumplir con eficiencia la tarea son:

  1. Una tolva o columna para la arena, donde por gravedad y arrastre de aspiración por efecto Venturi, la arena se desplaza hasta la tobera.
  2. Distintos tamaños o picos de toberas para proyectar la arena: mas concentrado, para cono de barrido mas abierto, mas plano tipo espátula etc. Para resistir la abrasión-que el paso de la arena le produce - las toberas son de material cerámico o de aleaciones de muy alta resistencia.
  3. Mangueras para alta presión y adecuada longitud para facilitar la tarea desde la posición mas alejada del motocompresor (que requiere de aire limpio) y desde la tolva.
  4. Casco de protección presurizados con suministro de aire filtrado y presión siempre positiva en su interior para evitar la inhalación por parte del operador del polvo de arena que puede dañar los pulmones,. De apariencia muy parecida al casco de los apicultores con visor frontal muy amplio de policarbonato traslúcido.
  5. Compresor de aire de gran capacidad o volumen de reposición y alta presión (8 o 10 Kgs/cm2). Normalmente se utilizan motocompresores que usan combustible diesel, LPG o nafta.
  6. Pantallas y carpas de protección para sectorizar la zona de trabajo y evitar la disipación en el área del polvo de arena residual. Como el polvo de silicio es conductor eléctrico y gran abrasivo; si no se protegen o sacan del lugar las máquinas existentes en el entorno es posible que se dañen los motores, contactores y otros elementos de accionamiento hidráulico.
  7. Buena iluminación del sitio.
  8. Ropa de trabajo con protección adecuada. La arena proyectada a presión puede provocar heridas en la piel fácilmente.
  9. Normalmente la tarea debe realizarse con tres operarios: Uno arenando, otro sirviendo la arena a la tolva y un tercero para alternar su turno en el arenado y atención del compresor.