Eliminación de óxido por láser o chorreado abrasivo: ¿qué costes de proceso cuentan realmente?
Eliminación de óxido por láser o chorreado abrasivo: ¿qué costes de proceso cuentan realmente? Quien desee comparar ambos procedimientos desde el punto de vista económico no debería quedarse en el precio de adquisición de la máquina ni en la tarifa horaria de un proveedor de servicios. Lo decisivo es toda la cadena de proceso, desde la preparación del puesto de trabajo hasta la pieza aprobada.
Tanto el chorreado abrasivo como la eliminación de material por láser pueden ser adecuados en superficies metálicas corroídas. Sin embargo, se diferencian considerablemente en el abrasivo, el esfuerzo de preparación, el tratamiento local, el retrabajo y la eliminación de residuos. Por eso el mismo procedimiento puede resultar económicamente convincente en una gran superficie de acero y poco adecuado en una pieza pequeña y de precisión.
Los fundamentos técnicos de la eliminación de material por láser ya se explican en el artículo ¿Cómo funciona la ablación láser en la limpieza de metal?. Aquí se trata exclusivamente el análisis económico del proceso en comparación con un procedimiento de chorreado abrasivo.
Por qué el precio de la máquina no basta para la comparación
Un error frecuente en las decisiones de inversión consiste en poner los precios de dos equipos uno al lado del otro.
Sin embargo, eso no responde a la pregunta por el coste de una pieza acabada.
Al fin y al cabo, una empresa no compra un láser ni una instalación de chorreado para poseer máquinas. Quiere obtener una superficie definida en un tiempo aceptable y con unos costes calculables.
Para ello deben considerarse todos los pasos del proceso.
En el chorreado pueden influir, por ejemplo, el abrasivo, el aire comprimido, los sistemas de protección, el reacondicionamiento o la eliminación de residuos. En un proceso láser se añaden, entre otros, la alimentación eléctrica, los sistemas de aspiración, los filtros, los componentes de protección y, en su caso, el mantenimiento.
Fraunhofer IFAM describe los procedimientos de chorreado abrasivo como procesos en los que las partículas del abrasivo se dirigen de forma selectiva contra una superficie. En la técnica de chorreado por vacío con aspiración desarrollada allí, estas partículas se vuelven a aspirar de inmediato. El hecho de que para ello se desarrolle un sistema propio de recirculación y aspiración ya muestra que el medio de chorreado y su manipulación forman parte de la cadena de proceso.
Por eso, la magnitud de comparación debería ser siempre:
Coste por pieza aprobada o por superficie realmente tratada.
Qué costes surgen en el chorreado abrasivo
El chorreado de arena es un término consolidado, aunque en los procesos profesionales se utilizan distintos abrasivos según la aplicación.
Los costes no se componen únicamente del tiempo de chorreado.
Según la instalación y la tarea, pueden ser relevantes:
- Abrasivo
- generación de aire comprimido
- cabina de chorreado o encapsulado
- equipos de protección individual
- sistemas de aspiración y filtración
- recogida del material de chorreado
- reacondicionamiento o sustitución del medio
- limpieza de la pieza
- limpieza del puesto de trabajo
- eliminación de los residuos contaminados
La magnitud de estas partidas depende en gran medida de la instalación de chorreado, del material y de la suciedad.
Un proceso de chorreado cerrado y automatizado debe valorarse económicamente de forma completamente distinta a una intervención móvil en una gran estructura.
También la DGUV trata los trabajos de chorreado como un ámbito de trabajo propio con requisitos específicos. Para el análisis de costes esto significa: el diseño del puesto de trabajo y las medidas de protección no son un añadido teórico, sino parte integrante del funcionamiento real.
Qué partidas cuentan en el proceso láser
Un proceso basado en láser tampoco es gratuito solo porque no se emplee un abrasivo clásico.
Deben considerarse, entre otros:
- inversión o costes de alquiler
- electricidad
- Aspiración del proceso
- Filtros
- cristales protectores y otras piezas de desgaste
- Mantenimiento
- Protección del puesto de trabajo
- formación y capacitación del personal
- tiempo de operación
Durante la eliminación de material se generan además partículas y otras emisiones del proceso. El material retirado no desaparece.
Por eso, la guía práctica DGUV FBHM-139 aborda expresamente tanto la radiación láser como las sustancias peligrosas que se generan durante la limpieza y el decapado.
La diferencia económica no consiste, por tanto, en que un método tenga procesos secundarios y el otro no.
Lo decisivo es qué procesos secundarios surgen en la aplicación concreta y cuánto esfuerzo suponen.
Abrasivo y material de consumo
En un procedimiento de chorreado abrasivo, el abrasivo cumple una función activa en el proceso.
Incide sobre la superficie y produce allí un efecto mecánico.
Según el procedimiento, puede reutilizarse varias veces, reacondicionarse o eliminarse tras el proceso. Además, a medida que aumenta la contaminación puede plantearse la cuestión de cómo debe tratarse la mezcla de abrasivo y material eliminado.
En el láser desaparece este medio de chorreado clásico.
Fraunhofer IFAM menciona expresamente la ausencia de necesidad de medios abrasivos como diferencia del decapado por láser frente a los procesos mecánicos.
Sin embargo, con ello no desaparece toda partida de consumo.
Los filtros del sistema de aspiración y los componentes de protección pueden seguir generando costes de funcionamiento.
Por eso, para una comparación limpia no deberían contraponerse simplemente las etiquetas «con material de consumo» y «sin material de consumo».
Es mejor un cálculo anual:
¿Cuántos kilogramos o toneladas de medio se necesitan?
¿Con qué frecuencia se cambian los filtros?
¿Qué costes de eliminación de residuos surgen?
¿Qué superficies de almacenamiento y logística se necesitan?
Solo de ahí resulta una cifra relevante.
Tiempo de preparación y entorno de trabajo
En pedidos pequeños, el tiempo de preparación puede influir más que el propio tratamiento.
Si una pieza solo se trata durante diez minutos, pero antes debe prepararse, cubrirse o transportarse durante una hora, predomina el tiempo improductivo.
Según la configuración, los trabajos de chorreado pueden requerir una cabina, un encapsulado o medidas de protección frente al abrasivo que se escapa.
Un láser guiado a mano requiere igualmente una zona de trabajo controlada de forma segura.
Por eso, qué sistema se prepara con mayor rapidez depende en gran medida del lugar de utilización.
En una cabina de chorreado instalada de forma fija, el esfuerzo de preparación por pieza de serie es reducido.
En trabajos móviles en una máquina o una estructura, la situación puede ser distinta.
El láser puede llevarse localmente hasta la pieza, pero para ello necesita un concepto de seguridad acorde con la clase de láser y la aplicación.
La pregunta no es, por tanto:
¿Qué procedimiento requiere preparación?
Sino:
¿Qué preparación es necesaria precisamente en este puesto de trabajo?
¿Superficie grande o zona local?
Aquí la rentabilidad puede desplazarse notablemente.
En una superficie de acero grande y robusta, un procedimiento de chorreado abrasivo puede alcanzar rendimientos superficiales elevados.
Si de todos modos se va a chorrear por completo una estructura entera, la precisión local de un láser posiblemente no suponga una ventaja económica.
La situación es distinta cuando solo debe tratarse una zona pequeña.
Algunos ejemplos son:
- una zona de soldadura
- un punto de reparación
- una zona de contacto
- un tramo corroído localmente
- una superficie de recubrimiento definida
En el decapado por láser, Fraunhofer IFAM destaca precisamente el tratamiento local selectivo. Los recubrimientos pueden eliminarse en zonas definidas sin incluir necesariamente las superficies contiguas.
Con ello cambia el tamaño de superficie relevante.
En una pieza de diez metros cuadrados, el tratamiento realmente necesario puede abarcar quizá solo 0,5 metros cuadrados.
Por eso, en un cálculo de rentabilidad nunca debería tomarse automáticamente toda la superficie de la pieza.
Retrabajo y estado de la superficie
El procedimiento más económico no es necesariamente el que tiene el tiempo de tratamiento propiamente dicho más corto.
Lo relevante es el estado que se necesita después.
Un procedimiento abrasivo modifica de forma deliberada la topografía de la superficie. Esto puede ser expresamente deseado, por ejemplo cuando un proceso de recubrimiento posterior requiere una rugosidad definida.
Fraunhofer IFAM emplea la técnica abrasiva de chorreado por aspiración al vacío, entre otras cosas, precisamente para limpiar y aumentar la rugosidad de las superficies antes de procesos de encolado.
Allí, por tanto, la influencia mecánica forma parte del resultado deseado.
Un proceso láser, en cambio, puede orientarse de forma selectiva a una capa existente.
Cuando una superficie debe tratarse de la forma más localizada posible o debe conservarse una geometría existente, esto puede suponer una ventaja.
Por eso, para la comparación de costes debe definirse primero:
¿Qué resultado superficial se necesita?
Solo entonces puede valorarse si es necesario un retrabajo adicional.
Eliminación de residuos y restos del proceso
Ambos procesos eliminan material.
En el chorreado se añade además el medio de chorreado empleado.
Según el sistema, este medio se recoge y, en su caso, se reacondiciona. Si está contaminado por el recubrimiento eliminado, debe tenerse en cuenta su tratamiento posterior.
Con el láser no se generan partículas abrasivas adicionales. Sin embargo, la capa eliminada se libera como material desprendido del proceso y debería captarse con una aspiración de proceso adecuada.
Los requisitos de eliminación de residuos dependen del recubrimiento eliminado.
Una pintura antigua puede contener, por ejemplo, sustancias distintas a las de una simple capa de óxido.
Por eso, un cálculo de costes debería partir siempre del material realmente tratado.
La frase «el láser no genera residuos» sería falsa.
La diferencia correcta es la siguiente:
No se aporta ningún medio de chorreado clásico adicional al material desprendido.
Personal y tiempo de manejo
También los costes de personal pueden repercutir de forma distinta.
Un proceso guiado manualmente ocupa a un operario directamente durante el tratamiento.
Las instalaciones de chorreado automatizadas, en cambio, pueden tratar grandes series con una menor proporción de trabajo manual.
Los procesos láser también pueden automatizarse.
Con ello, el cálculo vuelve a cambiar.
Para piezas individuales o trabajos móviles suele ser relevante el tiempo de trabajo necesario por encargo.
Para piezas de serie, en cambio, debería analizarse:
- ¿Cuántas piezas procesa una instalación por turno?
- ¿Cuánto duran la carga y la descarga?
- ¿Cuál es la disponibilidad de la instalación?
- ¿Qué pasos de control se necesitan?
- ¿Cuánto personal de manejo queda realmente ocupado?
Por eso, la elección entre procedimientos no debería hacerse al margen del modelo de producción.
Tiempo de parada y transporte de las piezas
Un factor de coste a menudo infravalorado es la logística.
Si un componente grande de una máquina debe transportarse hasta la instalación de chorreado, se generan desmontaje, transporte y posibles tiempos de parada.
Si el tratamiento puede realizarse directamente en la propia máquina, in situ, el cálculo cambia.
A la inversa, un procedimiento móvil no es automáticamente más económico.
Si para un uso móvil seguro deben instalarse apantallamientos amplios o zonas de parada, también se generan costes.
Por eso, en las tareas de mantenimiento debería considerarse el tiempo completo:
Desde la puesta fuera de servicio de la máquina hasta su nueva liberación.
No solamente:
Desde el inicio hasta el final de la eliminación de material propiamente dicha.
Precisamente en instalaciones de producción, una hora de parada puede tener un valor económico mayor que el tratamiento en sí.
Cómo es un cálculo comparativo sólido
Un cálculo razonable comienza con una pieza de referencia concreta.
A continuación se definen los mismos límites para ambos procedimientos:
Estado inicial, superficie, estado final deseado y número de piezas.
Después se registran todos los tiempos del proceso.
Entre ellos se incluyen:
- Preparación
- Eliminación de material efectiva
- Control intermedio necesario
- retrabajo
- Limpieza
- Eliminación de residuos
- Cambio de utillaje
- Liberación
Además se tienen en cuenta el consumo y los costes de la instalación.
Solo después resulta un importe por pieza o por metro cuadrado.
Este cálculo es mucho más significativo que la pregunta de qué procedimiento es en general más económico.
Cuándo el chorreado de arena puede ser económicamente más ventajoso
El chorreado de arena u otros procedimientos abrasivos de chorreado pueden ser muy rentables, sobre todo en superficies grandes y robustas.
Esto se aplica especialmente cuando:
- se necesita un alto rendimiento por superficie,
- se desea una rugosidad definida,
- ya se dispone de una instalación de chorreado adecuada,
- se tratan por completo zonas grandes,
- las piezas encajan sin problemas en el proceso existente.
En un escenario así, un proceso basado en láser debe ofrecer primero un beneficio adicional concreto para resultar económicamente razonable.
Por eso, una instalación de chorreado moderna no debería considerarse un método técnicamente obsoleto.
Simplemente resuelve una tarea distinta.
Cuándo el láser puede aprovechar sus ventajas
La eliminación de material basada en láser resulta económicamente interesante sobre todo cuando la precisión del proceso evita un proceso secundario real.
Algunos ejemplos pueden ser:
- solo se tratan pequeñas superficies parciales,
- las zonas colindantes deben conservarse,
- el abrasivo sería problemático en el entorno,
- una pieza móvil debe tratarse in situ,
- se necesita un tratamiento local automatizado,
- el decapado debe realizarse con límites nítidos.
Fraunhofer IFAM describe precisamente este decapado local y selectivo como el punto fuerte del procedimiento basado en láser.
Las diferencias técnicas entre los sistemas pulsados y los sistemas CW se tratan en profundidad en el artículo ya publicado Láser pulsado o CW: ¿qué aporte de energía se adapta a la pieza?.
Conclusión: comparar costes de proceso en lugar de precios de máquina
Eliminación de óxido por láser o chorreado abrasivo: ¿qué costes de proceso cuentan realmente?
No el precio de adquisición por sí solo.
Una decisión sólida tiene en cuenta:
- Superficie de tratamiento real
- Rendimiento superficial
- Tiempo de preparación
- Abrasivo o filtros
- Consumo de energía
- personal
- retrabajo
- Limpieza del puesto de trabajo
- Eliminación de residuos
- Transporte de las piezas
- Tiempo de parada
El chorreado de arena puede ser económicamente muy ventajoso en superficies grandes y robustas.
El láser puede aprovechar sus ventajas sobre todo allí donde se debe trabajar de forma local, selectiva y sin abrasivo adicional.
Por tanto, no hay un ganador general.
El método económicamente correcto se deriva de la pieza concreta y de la cadena de proceso completa.
Fuentes
- Fraunhofer IFAM – Abrasive pre-treatment with vacuum suction blasting — Información sobre el tratamiento abrasivo de superficies, el medio de chorreado, la aspiración y el pretratamiento automatizado.
- Fraunhofer IFAM – Surface decoating by laser — Información sobre el decapado local y selectivo basado en láser.
- DGUV – Strahlarbeiten — Normativa e indicaciones sobre los trabajos con equipos de chorreado.
- 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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- Qué costes surgen en el chorreado abrasivo
- Qué partidas cuentan en el proceso láser
- Abrasivo y material de consumo
- Tiempo de preparación y entorno de trabajo
- ¿Superficie grande o zona local?
- Retrabajo y estado de la superficie
- Eliminación de residuos y restos del proceso
- Personal y tiempo de operación
- Tiempo de parada y transporte de piezas
- Cómo es un cálculo comparativo fiable
- Cuándo el chorreado abrasivo puede ser económicamente superior
- Cuándo el láser puede aprovechar sus ventajas
- Conclusión
Evaluar ambos procedimientos en la pieza real
Un cálculo de costes solo resulta sólido cuando se conocen el tiempo de tratamiento y el estado final alcanzable. Beamlux puede comprobar en una muestra qué tiempo de proceso se alcanza realmente con un sistema láser adecuado.