¿Qué factores determinan el tiempo de proceso en el decapado de pintura?

En el decapado de pintura con láser intervienen varios factores a la vez: número y composición de las capas de pintura, espesor de capa, material base, estado final deseado, estrategia de tratamiento y número de pasadas necesarias. Por eso el tiempo de proceso no puede deducirse con rigor únicamente a partir de un valor en vatios o de un rendimiento genérico por metro cuadrado.

Los fundamentos sobre el aporte de energía y el mecanismo de ablación ya están en el artículo ¿Cómo funciona la ablación láser en la limpieza de metal?. Este artículo parte de ahí y se ocupa exclusivamente de la pregunta de por qué el tiempo necesario para el decapado puede variar tanto.

Por qué no existe un rendimiento universal por metro cuadrado

En las máquinas y en los procedimientos industriales se tiende a reducir el rendimiento a una cifra fácilmente comparable. En el decapado de pintura, un dato como «X metros cuadrados por hora» resultaría especialmente atractivo. En la práctica, una cifra así solo es útil de forma limitada sin una descripción precisa de la aplicación.

Un metro cuadrado de un recubrimiento fino y uniforme sobre una placa de acero plana y de libre acceso no es comparable con un metro cuadrado de pintura multicapa sobre un componente de máquina lleno de recovecos. Aunque ambas superficies tengan exactamente el mismo tamaño, el tiempo de proceso real puede diferir notablemente. Hay varias razones para ello:

• distintos tipos de pintura y espesores de capa
• imprimación bajo la capa de acabado
• distinta adherencia
• geometrías de pieza muy dispares
• otro estado final deseado
• distinto número de pasadas necesarias
• velocidad de desplazamiento distinta

También las exigencias sobre la superficie acabada desempeñan un papel importante. ¿Solo hay que retirar una capa superficial molesta, debe quedar el metal completamente al descubierto, o se va a soldar, encolar o recubrir de nuevo a continuación? Cuanto más precisamente esté definido el estado final exigido, con mayor detalle debe examinarse también la conducción del proceso. Por eso el Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT describe los procesos de limpieza y decapado por láser como procedimientos específicos de cada aplicación, en los que la fuente de haz, la intensidad, el tiempo de interacción y las propiedades del material se ajustan entre sí.

Cómo influye la estructura de la pintura en el tiempo necesario

Una pintura industrial a menudo no está formada por una única capa homogénea. Puede haber imprimación, aparejo de relleno, protección anticorrosiva, capa intermedia, capa de acabado y barniz transparente. Estas capas pueden tener propiedades químicas, ópticas y térmicas distintas, por lo que la eliminación de material puede cambiar durante el tratamiento. Un ajuste que trata la capa de acabado de forma eficiente no tiene por qué ser el óptimo para la imprimación que hay debajo.

Eso explica una situación que en la práctica parece contradictoria al principio: las primeras zonas de un recubrimiento desaparecen rápido, mientras que los últimos restos visibles necesitan bastante más tiempo. No necesariamente el equipo se ha vuelto de repente más lento — el proceso simplemente ha llegado a otra capa de material.

Por ello, en los recubrimientos multicapa debería conocerse, en la medida de lo posible, cuál es la estructura de la pintura. Si falta esa información, un tratamiento de prueba resulta especialmente valioso: permite determinar si el comportamiento cambia durante la eliminación de material y qué tiempo de proceso es realista.

Por qué el espesor de capa por sí solo no basta

Una capa más gruesa significa por lo general más material que hay que retirar. De ello no se deriva, sin embargo, una relación lineal entre el espesor de capa y el tiempo de tratamiento — un recubrimiento del doble de grosor no tiene por qué durar exactamente el doble. El motivo está en las propiedades del material: un recubrimiento más grueso, pero con buena absorción, puede tratarse de forma eficiente en determinadas condiciones. En cambio, una capa más fina y muy resistente puede exigir varias pasadas cuidadosas.

Además, la superficie puede cambiar durante la eliminación de material. En cuanto se ha retirado el recubrimiento superior, el láser incide sobre otra combinación de materiales — con ello pueden cambiar la absorción y el aporte de energía necesario. El umbral de ablación y la densidad de energía son importantes aquí, pero no se explican otra vez desde el principio: las relaciones físicas están en el glosario y en el artículo sobre la ablación.

Para la planificación de tiempos basta con una conclusión práctica: la duración no la determinan los milímetros por sí solos, sino milímetros en combinación con el material y el proceso.

Qué papel desempeña el material base

Incluso cuando se elimina una pintura por completo, el proceso no termina en la capa de pintura. El operario o bien el sistema debe reconocer cuándo se ha alcanzado el sustrato deseado. En el acero puede ser adecuado otro rango de parámetros que en el aluminio o en el acero inoxidable. Esto resulta especialmente relevante cuando la superficie queda después a la vista o necesita determinadas propiedades técnicas.

Una placa de acero robusta que se vuelve a recubrir inmediatamente después plantea al estado final exigencias distintas que una carcasa de aluminio de alta calidad. El material base influye, entre otras cosas, en:

• la disipación del calor y el comportamiento de reflexión
• el aporte de energía admisible
• la estructura superficial deseada
• la modificación máxima aceptable

Así queda claro por qué los tiempos procedentes de una aplicación totalmente distinta solo son trasladables de forma limitada. Un resultado obtenido en una pieza de acero no debería extrapolarse al aluminio sin comprobarlo. Las diferencias fundamentales entre los sistemas pulsados y los de funcionamiento continuo se tratan en el artículo Láser pulsado o CW: ¿qué aporte de energía se adapta a la pieza?.

Decapado total o parcial

Otro factor de tiempo considerable es la cuestión de cuánto recubrimiento hay que retirar realmente. No todas las aplicaciones industriales exigen un decapado completo. A menudo solo se necesitan zonas definidas:

• zonas de soldadura y superficies de encolado
• contactos de masa y zonas de contacto eléctrico
• puntos de inspección
• zonas de recubrimiento posterior

Un decapado parcial puede reducir drásticamente la superficie que hay que tratar. Precisamente ahí está una diferencia frente a los procedimientos en los que, por razones prácticas, se tratan zonas más amplias. Si solo se necesita una franja estrecha a lo largo de un futuro cordón de soldadura, la superficie total puede ser apenas una pequeña parte de la superficie de la pieza.

Por eso, en el cálculo de rentabilidad no debería tomarse automáticamente el tamaño total de la pieza — lo relevante es la superficie que realmente hay que tratar. Los posibles campos de aplicación de estos procesos localizados se resumen en la página Áreas de aplicación para distintas piezas y superficies.

Por qué varias pasadas pueden ser razonables

El tratamiento visiblemente más rápido no siempre es el mejor proceso. En aplicaciones multicapa o delicadas puede ser razonable eliminar el recubrimiento en varias pasadas controladas. Así se reconoce mejor cuándo se alcanza una nueva capa y se obtiene un estado final más uniforme.

A primera vista, esto parece tiempo adicional. En una consideración global, un proceso controlado puede resultar aun así más rentable: una pasada agresiva que después provoca un amplio retrabajo no aporta ninguna ventaja. Por eso no debería medirse únicamente el tiempo puro de láser, sino todo el tiempo de proceso desde el estado inicial hasta la pieza terminada. Esto incluye:

• Posicionar y preparar
• Tratar y comprobar
• Retrabajar
• Limpiar el puesto de trabajo

Solo este tiempo total puede compararse de forma razonable con un procedimiento alternativo.

Anchura de escaneo, velocidad y planificación de trayectorias

El movimiento del haz también influye en el tiempo necesario. Una anchura de escaneo mayor puede cubrir una superficie mayor, pero al mismo tiempo la energía se reparte sobre otra zona. Una velocidad de movimiento más alta reduce el tiempo de interacción. La tarea consiste en combinar anchura de escaneo y velocidad de modo que se aporte suficiente energía para la eliminación de material deseada.

De poco sirve recorrer una superficie a gran velocidad si después son necesarias varias pasadas adicionales. A la inversa, un proceso muy lento puede concentrar innecesariamente mucha energía y mucho tiempo en una zona ya tratada de forma suficiente.

En piezas planas, una trayectoria uniforme se genera con relativa facilidad. En contornos, taladros, cantos y cavidades, la planificación de trayectorias se vuelve más exigente. Fraunhofer IWS describe para los procesos basados en láser una técnica de escaneo rápida y precisa, así como la combinación de guiado del haz, control del proceso y sistemas automatizados. De este modo, el propio movimiento se convierte en un factor de productividad. Cómo repercute el guiado de la trayectoria en cantos y radios lo profundiza el artículo sobre patrones de escaneo en contornos.

Piezas planas y geometrías complejas

En los cálculos, la superficie de una pieza se considera a menudo solo en metros cuadrados. Eso puede inducir a error. Una placa plana ofrece condiciones distintas a las de un tubo, una carcasa, un molde de herramienta, una pieza con nervios, ranuras profundas, socavados o cantos y radios.

En geometrías complejas pueden ser necesarios movimientos adicionales o nuevos posicionamientos. Es posible que un operario deba cambiar su ángulo de trabajo; en el tratamiento automatizado, el robot debe recorrer trayectos adicionales. También la distancia de trabajo puede variar a lo largo de una superficie curvada. Todo ello repercute en el tiempo de proceso real.

Por eso, en piezas complejas un cálculo no debería consistir simplemente en «superficie multiplicada por el tiempo por metro cuadrado». Un tratamiento de prueba en una zona representativa proporciona datos considerablemente más fiables.

Cuándo una mayor potencia ahorra tiempo realmente

Una potencia mayor puede acelerar la eliminación de material — pero solo si el proceso puede aprovechar de forma útil esa potencia adicional. Si el aporte de energía admisible está limitado por el material base, el tratamiento no puede acelerarse de forma ilimitada. Tampoco una potencia elevada aporta mucho si el recubrimiento ya se elimina rápidamente con un ajuste más bajo y la velocidad de movimiento se convierte en el factor limitante.

En tareas robustas y de gran superficie, en cambio, una potencia adicional puede aportar ventajas considerables. Por eso la decisión no debería ser qué máquina tiene el mayor número de vatios, sino: ¿qué sistema alcanza en esta estructura de pintura el estado final exigido con el menor tiempo total de proceso? Eso incluye expresamente el control de calidad y un posible retrabajo.

Incluir el retrabajo en el cálculo

Un error frecuente en las comparaciones de procedimientos consiste en medir únicamente la eliminación de material propiamente dicha. Si un procedimiento trata una superficie en 20 minutos, pero después necesita 15 minutos de retrabajo, el tiempo de proceso real es de 35 minutos. Otro procedimiento puede ser más lento en el paso de tratamiento propiamente dicho, pero proporcionar de inmediato el estado final deseado.

Por eso, para una comparación deberían tenerse en cuenta todos los pasos. En función de la empresa, entre ellos figuran:

• Cubrir las zonas contiguas
• Preparar el puesto de trabajo
• Tratamiento y control intermedio
• retrabajo
• Eliminación de residuos
• Cambio de material de consumo
• Nueva liberación de la pieza

Los procedimientos basados en láser no necesitan ningún abrasivo clásico, pero aun así generan partículas y otras emisiones de proceso durante la eliminación de material. Por eso, la aspiración y la técnica de filtrado también forman parte de la planificación práctica del proceso.

Del ensayo de material a un cálculo de tiempos fiable

El ensayo de material no debería mostrar únicamente si una pintura puede eliminarse. Para una decisión de inversión debería proporcionar datos medibles:

• Superficie de ensayo tratada: ¿qué tamaño tenía la superficie realmente tratada?
• Duración del tratamiento: ¿cuánto tiempo duró el proceso?
• Número de pasadas: ¿fue necesaria una pasada o varias?
• Estado objetivo: ¿cómo de limpia debía quedar la superficie?
• Parámetros: ¿qué ajustes se utilizaron?
• Retrabajo: ¿fue necesario después otro paso de trabajo?

A partir de estos valores puede derivarse un primer indicador de productividad realista y extrapolarse a piezas típicas o a una cantidad de unidades prevista. Al hacerlo, debería tenerse en cuenta un margen de seguridad para la preparación, el posicionamiento y las condiciones de trabajo reales. Una prueba de laboratorio en condiciones ideales no es lo mismo que una jornada laboral de ocho horas en un taller.

Lo que las empresas deberían documentar

Si el decapado se realiza con regularidad, merece la pena una documentación de proceso rigurosa. Para piezas recurrentes pueden registrarse:

• denominación de la pieza, material y estructura de la pintura
• espesor de capa relevante
• equipo, parámetros y anchura de escaneo
• velocidad de tratamiento y número de pasadas
• resultado y duración del tratamiento

Así, una experiencia individual se convierte en un proceso operativo reproducible. Los nuevos empleados no tienen entonces que empezar de cero con cada pieza, y los cambios se hacen visibles antes. Si la misma tarea dura de repente bastante más, puede comprobarse de forma específica si han cambiado el recubrimiento, la óptica, los parámetros o la forma de trabajar. Cómo asegurar ese estado de forma duradera lo trata el artículo sobre la reproducibilidad en piezas de serie.

Seguridad y emisiones de proceso

Al decapar debe tenerse en cuenta, además de la radiación láser, sobre todo la composición del recubrimiento eliminado. Durante la eliminación, los componentes de la pintura pueden generar partículas, aerosoles o sustancias gaseosas. Por eso, la guía práctica DGUV FBHM-139 «Strahlarbeiten – Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung» (trabajos con chorro: limpieza y decapado con radiación láser), edición 06/2024, aborda tanto el peligro derivado de la radiación láser como las sustancias peligrosas que se generan durante el proceso y su necesaria captación.

Una aspiración de proceso adecuada debería situarse lo más cerca posible del punto de tratamiento. Además, en función del sistema y del puesto de trabajo deben tenerse en cuenta, entre otras, la zona láser, las reflexiones, la protección contra incendios y las medidas de protección personal. La planificación de la seguridad no es, en este contexto, un accesorio añadido a posteriori, sino parte del proceso real y, por tanto, también del cálculo de rentabilidad. En la página Indicaciones de seguridad sobre la clase de láser 4 encontrará una visión general.

Conclusión: el tiempo de proceso surge de toda la estructura de la pintura

Los factores que determinan el tiempo de proceso no pueden reducirse a una única especificación del equipo. La duración del tratamiento surge de la interacción entre el tipo de pintura, el número de capas, el espesor de capa, el material base, el estado final deseado, la estrategia de tratamiento, la anchura de escaneo, la velocidad de movimiento, el número de pasadas y la geometría de la pieza.

Por eso, para el usuario un rendimiento por metro cuadrado genérico no es más que una primera orientación. Un cálculo fiable surge de un tratamiento de prueba en condiciones lo más realistas posible. En él no debería medirse únicamente cuánto tiempo está activo el láser — lo decisivo es el tiempo de proceso completo hasta la pieza aprobada.

Cuanto más precisos sean los datos recogidos, mejor se puede valorar si una determinada técnica resulta rentable para encargos puntuales, trabajos de taller periódicos o una aplicación en serie.

Fuentes

• Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT — «Reinigen» (limpieza): procesos específicos para cada aplicación de limpieza, decapado y pretratamiento de superficies.
• Fraunhofer-Institut für Werkstoff- und Strahltechnik IWS — tecnología de sistemas y control de procesos: escáneres, supervisión del proceso y control para procesos de tratamiento láser de precisión.
• DGUV — FBHM-139 «Strahlarbeiten – Reinigen und Entschichten mit Laserstrahlung» (trabajos con haz láser: limpieza y decapado con radiación láser), edición 06/2024.

Contenidos relacionados