Decapado químico o ablación láser: ¿qué procesos secundarios se generan?

Los procedimientos químicos por vía húmeda también pueden tratar geometrías de difícil acceso y siguen teniendo un lugar firme en muchos sectores. La eliminación de material por láser, en cambio, trabaja en seco y se puede controlar de forma local. De ello resultan requisitos distintos en cuanto a manipulación, tratamiento posterior, seguridad laboral, eliminación de residuos e integración en la instalación.

Por eso, este artículo no valora de forma general qué procedimiento es «mejor». Muestra qué procesos secundarios deberían tener en cuenta las empresas en un cálculo comparativo realista.

Por qué el decapado es más que la propia eliminación de material

El tratamiento de un recubrimiento se reduce a menudo a un único paso de trabajo:

Quitar la pintura.

Para la empresa de producción, la tarea es más compleja.

Antes del tratamiento debe prepararse la pieza. Después de la eliminación de material debe alcanzarse un estado definido para que pueda iniciarse el siguiente proceso.

Entre medias pueden ser necesarios distintos pasos según el procedimiento.

Por eso, en una comparación debería considerarse el recorrido completo:

pieza recubierta → superficie liberada para el siguiente paso de fabricación.

Los fundamentos técnicos de la eliminación de material por láser están descritos en el artículo ya publicado ¿Cómo funciona la ablación láser en la limpieza de metal? y no se vuelven a deducir aquí.

Qué pasos de proceso pueden surgir por vía húmeda

El tratamiento de superficies por vía húmeda no es un único procedimiento.

Fraunhofer IFAM describe distintas aplicaciones como la limpieza, el decapado, el grabado químico, la activación y la creación de superficies funcionales.

Según el proceso químico concreto, pueden ser necesarias varias etapas.

Un flujo industrial puede incluir, por ejemplo:

• Aplicación o inmersión
• Tiempo de actuación definido
• Desprendimiento del recubrimiento
• Enjuague
• Neutralización
• Nuevo enjuague
• Secado
• Control

No todos los procesos tienen todas estas etapas.

El punto decisivo es el siguiente: el efecto químico propiamente dicho puede ser solo una parte de una cadena de instalaciones más larga.

Fraunhofer FEP, por ejemplo, opera una instalación de tratamiento de superficies por vía húmeda con varios baños de limpieza, triple enjuague y secado con aire caliente. No se trata de un esquema universal para el decapado, pero muestra de forma muy clara que los procesos por vía húmeda pueden constar de varias etapas consecutivas.

Para un cálculo de rentabilidad deben tenerse en cuenta estos tiempos y estas instalaciones.

Qué se añade en el proceso láser

La eliminación de material por láser se realiza en seco.

Fraunhofer IFAM señala como ventaja del tratamiento de superficies por láser que el proceso propiamente dicho no requiere aditivos químicos ni medios abrasivos.

Sin embargo, eso no elimina todos los procesos secundarios.

Pueden ser necesarios o relevantes:

• Posicionamiento de la pieza
• Instalación segura de la zona láser
• Aspiración del proceso
• Técnica de filtración
• Control de la superficie
• Cambio de componentes de protección
• Posiblemente varias pasadas

También con el láser debe captarse el material retirado.

Por eso, un análisis profesional no debería afirmar:

La química tiene procesos secundarios y el láser no.

La comparación más acertada es:

Ambos tienen procesos secundarios – pero distintos.

Las geometrías complejas como punto fuerte de la vía húmeda

Una ventaja esencial de los procedimientos por vía húmeda reside en que el líquido también puede alcanzar zonas de difícil acceso para un procedimiento óptico.

Fraunhofer IFAM destaca expresamente que el pretratamiento por vía húmeda también puede tratar cavidades interiores y estructuras complejas o de difícil acceso que no resultan fácilmente accesibles para los procedimientos de láser o de plasma.

Este es un punto técnico importante.

Un láser necesita acceso óptico al punto que se va a tratar.

Una superficie interior oculta detrás de una geometría no puede alcanzarse simplemente a través del material.

Por eso, en espacios interiores complicados, un proceso de inmersión o de enjuague puede tener ventajas claras.

Por eso, en la selección del procedimiento debería comprobarse pronto lo siguiente:

¿Es ópticamente accesible toda la superficie que se va a tratar?

Si la respuesta es no, esta cuestión puede ser ya más importante que la velocidad posterior.

La eliminación local como punto fuerte del láser

El caso contrario se da cuando precisamente no se debe tratar toda la pieza.

Fraunhofer IFAM describe expresamente el decapado por láser como un procedimiento controlable de forma local y selectiva.

Un láser puede emplearse en:

• Superficies de contacto
• Puntos de puesta a tierra
• Zonas de soldadura
• Zonas de encolado
• Puntos de reparación locales

entre otros casos.

De este modo, el resto del recubrimiento no tiene que tratarse necesariamente.

En un proceso químico de inmersión, esa limitación local es bastante más difícil o requiere enmascarado u otros pasos adicionales.

Eso puede modificar considerablemente la cadena de proceso.

Si solo hay que dejar al descubierto el cinco por ciento de la superficie de la pieza, un tratamiento de toda la superficie puede resultar innecesario.

Enjuague y secado

En muchos procesos por vía húmeda, el tratamiento posterior con etapas de enjuague y secado desempeña un papel importante.

Los restos de los productos químicos empleados no deben permanecer de forma incontrolada en la pieza.

Además, la superficie debe estar seca antes de determinados procesos posteriores.

Fraunhofer FEP menciona, por ejemplo, varias etapas de enjuague y secado con aire caliente en su instalación automatizada de limpieza por vía húmeda.

En un proceso láser en seco, esos pasos de enjuague y secado relacionados con el agua quedan suprimidos por completo.

Eso puede resultar interesante sobre todo para aplicaciones en línea (inline).

Fraunhofer IFAM destaca precisamente este aspecto en los procedimientos de láser y de plasma: gracias al tratamiento en seco pueden suprimirse las fases de enjuague y secado.

Sin embargo, eso no significa automáticamente que toda cadena de proceso con láser sea más corta.

Si el tratamiento propiamente dicho dura más en una superficie grande, la ventaja puede quedar anulada de nuevo.

Por eso debe compararse el tiempo de ciclo completo.

Logística y almacenamiento de productos químicos

Los procesos químicos necesitan los consumibles adecuados.

Según el producto químico, ello lleva asociadas cuestiones relativas a:

• Adquisición
• Almacenamiento
• Dosificación
• Etiquetado
• Equipos de protección individual
• Cambio de baños
• Control de la concentración
• Eliminación de residuos

Qué requisitos se aplican depende por completo de las sustancias empleadas.

Por eso sería incorrecto describir el decapado químico de forma general como especialmente peligroso o problemático.

Muchos procesos industriales por vía húmeda están establecidos de forma segura desde hace décadas.

No obstante, la logística adicional sigue siendo una parte real del funcionamiento de la empresa.

Fraunhofer IFAM señala además que los requisitos regulatorios y la sustitución de determinadas sustancias en distintos sectores desempeñan un papel en el desarrollo posterior de los procedimientos por vía húmeda.

Por eso, en una comparación de inversiones a largo plazo también puede resultar relevante la disponibilidad del sistema químico previsto.

Aspiración en lugar de abrasivo

En el proceso láser no se emplean medios químicos de decapado.

A cambio, durante la eliminación de material se generan partículas y, en su caso, componentes gaseosos procedentes del recubrimiento tratado.

Por eso, una aspiración de proceso adecuada forma parte de un sistema profesional.

La guía práctica DGUV FBHM-139 aborda, para la limpieza y el decapado con sistemas láser de clase 4 guiados manualmente, tanto los peligros ópticos como las sustancias peligrosas que se generan.

La aspiración debería actuar lo más cerca posible del punto de origen.

Esto conlleva, a su vez, sus propios costes de explotación:

• Filtros
• Mantenimiento
• Energía
• Control de la captación

Por eso, en la comparación no debe valorarse únicamente la manipulación de productos químicos que se suprime.

La técnica de aspiración y ventilación necesaria debe figurar en el otro lado del cálculo.

Aguas residuales, residuos y eliminación

En los procesos por vía húmeda, los medios agotados, los líquidos de enjuague y los componentes del recubrimiento disueltos o desprendidos pueden formar parte de la cuestión de la eliminación de residuos.

Qué tratamiento es necesario depende de los productos químicos empleados y del material eliminado.

En el láser, el proceso propiamente dicho no genera agua de enjuague.

Aun así, el material eliminado debe recogerse y tratarse en función de su composición.

Sobre todo en el caso de pinturas antiguas o desconocidas, no debería darse por supuesto sin más que el residuo sea inocuo.

Por eso, para ambos procedimientos se aplica lo siguiente:

Antes de valorar la eliminación de residuos debe saberse qué recubrimiento se retira.

Una comparación «residuos frente a ningún residuo» es técnicamente incorrecta.

Lo razonable es:

¿Qué flujos de residuos se generan y en qué volumen?

¿Proceso en serie o punto de reparación?

La técnica óptima puede cambiar por completo con el número de piezas.

Un proceso por vía húmeda instalado de forma fija puede trabajar con gran eficiencia cuando hay grandes cantidades de piezas y piezas recurrentes.

Las piezas pasan por etapas definidas y los procesos secundarios se reparten entre grandes cantidades.

Para una única reparación localizada, ese mismo despliegue de instalación apenas tendría sentido.

Aquí, un procedimiento aplicable de forma local puede presentar ventajas.

A la inversa, el decapado completo de gran superficie de una pieza tridimensional compleja puede resultar por vía húmeda considerablemente más eficiente que un tratamiento óptico de cada zona individual.

Por eso, la comparación debería incluir siempre al menos cuatro magnitudes:

• Número de piezas
• Geometría
• proporción de superficie que se debe tratar
• tiempo de ciclo exigido

Solo a partir de ahí se obtiene una arquitectura de proceso razonable.

Comparar correctamente la seguridad laboral

También en la seguridad laboral debería evitarse una contraposición simplificada.

Los procedimientos químicos conllevan peligros específicos de cada sustancia, derivados del producto correspondiente.

Los procedimientos láser conllevan peligros por radiación óptica y por el material eliminado durante el tratamiento.

En los sistemas de clase 4 se requieren medidas de protección técnicas, organizativas y personales adecuadas.

Esto significa:

Un procedimiento no es «seguro» de forma automática solo porque no se emplee ningún producto químico.

Lo que cambia es la naturaleza del peligro.

Por eso, la decisión de la empresa debería basarse en la evaluación de riesgos del proceso concreto.

Cómo se construye una matriz de procesos

Para la selección puede resultar útil una matriz de procesos sencilla.

En un lado están los requisitos:

Geometría, superficie, número de piezas, tiempo de ciclo, recubrimiento y estado final deseado.

En el otro lado están las consecuencias del proceso.

Para el decapado por vía húmeda se valoran, por ejemplo:

• Tiempo de actuación
• Enjuague
• Secado
• Consumo de productos químicos
• Superficie de la instalación
• Aguas residuales o tratamiento de los medios

Para el láser:

• Tiempo de tratamiento
• Aspiración
• Protección del puesto de trabajo
• Filtros
• Control del proceso
• Accesibilidad

Así se hace visible qué tecnología provoca realmente menos procesos secundarios en la empresa concreta.

Cuándo puede tener sentido una combinación

Los procesos industriales no tienen que ser forzosamente o bien totalmente por vía húmeda o bien totalmente basados en láser.

Fraunhofer IFAM se ocupa expresamente de distintos procedimientos de tratamiento de superficies y de su combinación.

Una empresa podría, por ejemplo, mantener un proceso consolidado a plena superficie para determinadas piezas y emplear el láser solo allí donde deban descubrirse posteriormente zonas funcionales localizadas.

A la inversa, un proceso basado en láser puede preparar una superficie de forma localizada, mientras que un proceso posterior por vía húmeda cumple otra función.

Por eso, la cadena de fabricación óptima no tiene por qué constar de una sola tecnología.

Conclusión: los procesos secundarios deciden la rentabilidad real

Decapado químico o ablación láser: ¿qué procesos secundarios se generan?

En el procedimiento por vía húmeda pueden ser relevantes el tiempo de actuación, el enjuague, el secado, la manipulación de los medios y la eliminación de residuos.

En el proceso láser se añaden la protección del puesto de trabajo, la aspiración, los filtros y el propio tiempo de tratamiento óptico.

Los procedimientos por vía húmeda presentan claras ventajas en geometrías complejas e interiores.

La eliminación de material basada en láser puede desplegar su punto fuerte cuando una superficie debe tratarse de forma localizada y con límites nítidos.

Por eso, para una decisión B2B no deberían compararse dos velocidades de eliminación teóricas.

Por eso, que la solución más económica sea el decapado químico o la eliminación por láser no lo decide el paso de trabajo aislado, sino toda la cadena de proceso, desde la pieza recubierta hasta la superficie que puede liberarse para el siguiente paso de trabajo.

Fuentes

• Fraunhofer IFAM – Wet chemical surface treatment for better bonds and coatings — información sobre limpieza por vía húmeda, grabado químico, decapado y geometrías de difícil acceso.
• Fraunhofer IFAM – Surface decoating by laser — información sobre la eliminación selectiva y localizada de recubrimientos.
• Fraunhofer FEP – CLAIRE — ejemplo de una cadena de proceso automatizada por vía húmeda con etapas de limpieza, enjuague y secado.
• DGUV – FBHM-139 «Strahlarbeiten – Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung» (trabajos de chorreado: limpieza y decapado con radiación láser) — edición 06/2024.

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