Reducción de Partículas
Reducción de Partículas
Reducción de Partículas
Tesis doctoral
Autor:
Miguel Núñez Díaz
Directores:
Ángel Manuel Sánchez Bermúdez
Santiago Rafael Urréjola Madriñán
José Javier Ferrón Vidán
Vigo 2015
Dedico este trabajo a mi esposa Isabel e hijos Miguel y Lucia,
y a mis padres Mª Esther y Miguel.
Este trabajo es fruto de nuestra experiencia profesional y el trabajo en equipo de
mejora continuo de 15 años en el Centro de Producción de Vigo de PSA, trabajando
en los procesos de TTS y Cataforesis, y sobre todo en los últimos años con la
implantación del TTS Verde en el Centro.
La implantación del TTS Verde ha tenido numerosas dificultades consistentes en la
aparición de defectos de aspecto en el exterior de las carrocerías cataforizadas, un
aumento de partículas de las carrocerías cataforizadas, y el aumento de
contaminaciones microbiológicas de los baños de TTS y Cataforesis.
La búsqueda de soluciones a estos problemas, la aplicación y ensayo de las
mismas han permitido a las personas que trabajamos en el Proceso, un
conocimiento profundo de los procesos, de las instalaciones y de los productos de
TTS y Cataforesis, que en una situación más estable no se hubiese producido.
Los valores de los resultados presentados se exponen en porcentajes, por la
confidencialidad solicitada por PSA.
Quiero agradecer a:
José Javier Ferrón y Manuel Pérez Vázquez las facilidades, orientaciones, ayuda,
ideas y facilidades aportadas para la realización del trabajo en PSA
Santiago Urréjola y a Anxo Sánchez el apoyo, las ideas aportadas, correcciones y
seguimiento del trabajo.
A PSA el permiso para difundir la información incluida en esta Tesis.
A las compañías MHD Magnets, Chemetall S.A. y Hidrometalica S.C.A la
autorización para utilizar las fotos y esquemas incluidos.
Gracias a todos.
INDICE
1 INTRODUCCIÓN. ................................................................................................. 3
2 OBJETIVOS.......................................................................................................... 9
5 METODOLOGÍA. ................................................................................................ 35
8.1 Medios para retirar suciedad de los baños antes de la implantación del TTS
Verde. .................................................................................................................... 89
1. INTRODUCCIÓN.
-1-
CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.
-2-
CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.
1 INTRODUCCIÓN.
A la hora de adquirir un vehículo, lo primero que llama la atención al potencial
comprador no es el motor, ni el salpicadero, ni la caja de cambios, sino el color del
coche.
La pintura se aplica a las carrocerías para embellecerlas y protegerlas de la
corrosión. Para que se mantengan estas propiedades con el tiempo, la pintura debe
resistir los choques, la luz, las ralladuras y los ataques químicos.
Para conseguir esto, la película de pintura está formada por varias capas que
tienen cada una, una función particular, las cuales le confieren importantes
propiedades físicas (color, aspecto, porosidad, conductividad y resistencia a la
corrosión, a la temperatura, a las radiaciones UV, a los productos agresivos,…) y
mecánicas (adherencia, resistencia a las ralladuras, a la abrasión, a los choques, a
la gravillas, a las agresiones animales y vegetales…).
Los espesores de las distintas capas del proceso de pintura sobre la chapa
zincada son los indicados en la figura 1.1, donde se indican también las propiedades
que aporta cada capa. La capa de TTS puede ser la Fosfatación (TTS clásico) o el
TTS verde.
PINTURA BICAPA
Barniz: 35-30 µm
durabilidad
Laca: 20-25 µm
Base: 12-20 µm
Función: Color,
Función: Color, efecto
protección y durabilidad
(nacarado, metalizado)
Apresto: 30 – 40 µm
PINTURA
ENSAMBLADO
MONTAJE
Cataforesis
Estanqueidad
CHAPA
Estufado
Estufado
Estufado
Apresto
Control
Lacas
TTS
Anticorrosión
-4-
CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.
-5-
CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN.
Objetivo
-6-
CAPITULO 2. OBJETIVOS.
2. OBJETIVOS.
-7-
CAPITULO 2. OBJETIVOS.
-8-
CAPITULO 2. OBJETIVOS.
2 OBJETIVOS.
El objetivo de este trabajo fue estudiar de una manera sistemática los problemas
generados por la implantación del TTS VERDE (aumento de partículas sobre
carrocería cataforizada) y aportar diversas soluciones que conlleven a una
disminución del número de estas partículas en la carrocería cataforizada, hasta
llegar a una situación similar a la existente antes de la implantación del TTS VERDE
y exponer el problema y sus consecuencias.
Para que este objetivo satisfaga las expectativas, debe cumplir las siguientes
condiciones:
• Específico para esta función Reducción de partículas metálicas sobre
carrocería cataforizada.
• Mesurable Reducción del 68%.
• Realizable Sí, puesto que existe el compromiso de instalar los medios
necesarios para su obtención.
• Realista Sí, puesto que es revertir a una situación ya existente antes del
TTS verde.
• Limitado en el tiempo El tiempo estimado para la consecución del objetivo
es de un año y medio.
Hay que tener en cuenta que al hacerse las implantaciones de los nuevos medios
de retirada de partículas en una instalación industrial en pleno funcionamiento:
además de las dificultades asociadas a estas condiciones, ha implicado tener que
garantizar la producción de vehículos con la calidad requerida. Los valores
obtenidos de disminución de partículas son por lo tanto plenamente aplicables y
reales. Estos valores se exponen en porcentajes por la confidencialidad
solicitada por PSA.
_______________________________________________________________
Una vez explicado el objetivo de este trabajo en el siguiente capítulo (capítulo 3) se
realizará descripción de los procesos con influencia en la generación de partículas
en las carrocerías.
-9-
CAPITULO 2. OBJETIVOS.
- 10 -
CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
- 11 -
CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
- 12 -
CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
3.1.1 Soldadura.
Como se puede ver en la figura 3.1, las piezas de chapa que conforman la
carrocería se unen mediante soldaduras láser y soldaduras por puntos eléctricos,
que ensamblan las distintas piezas que conforman la carrocería del vehículo
(Mosteiro Reyero, 2012). En la mayoría de los casos se utiliza soldadura por puntos
eléctricos, donde un robot presiona las dos piezas a unir mediante dos pequeños
electrodos de sección circular que, al paso de la corriente entre los electrodos,
calienta las chapas y se funden. En los casos en los que se utiliza soldadura láser es
un robot, que por medio de un láser, funde las dos chapas estableciendo un punto
de unión. En muy pocas ocasiones se producen soldaduras de forma manual,
reservada a pequeñas piezas y producción fuera de línea o retoques.
En todas las soldaduras se producen proyecciones de material que pueden
quedarse adheridas a la carrocería o depositadas sobre ella. Estas proyecciones se
retiran en parte del exterior de la carrocería mediante limpieza con paños o lijado,
pero las que quedan en el interior no se retiran.
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CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
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CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
3.1.3 Lijado.
El lijado es una fase que busca minimizar los defectos de la chapa: picos,
proyecciones de soldadura, oxidaciones,… Se realiza manualmente con lima, que se
muestra en la figura 3.6, o con lijadora neumática, como se puede ver en la figura
3.7. Este lijado ocasiona que se desprendan partículas metálicas de la carrocería
que se depositan sobre sí misma y el entorno (Graña Blanco, 2010).
- 15 -
CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
Figura 3.6. Lima francesa. Origen: Master en tecnologías y procesos de la industria del automóvil.
3.2 Pintura.
La carrocería se somete a distintos procesos que aportan a la chapa desnuda
distintas capas hasta conseguir la mayor resistencia a la corrosión y un aspecto
agradable y brillante. Los procesos son: TTS, cataforesis, estanqueidad, apresto,
lacas y control y pulidos.
En este apartado se describen brevemente el proceso de anticorrosión
constituido por los procesos TTS, cataforesis y estufado de cataforesis, en el que no
vamos a centrar en este trabajo.
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CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
Una información más detallada del proceso de anticorrosión y del resto del
proceso pintura se encuentra en los anexos indicados:
• El Anexos I con una descripción amplia del proceso completo de Pintura,
incluido el proceso de anticorrosión,
• El Anexo II con una breve historia del uso de las pinturas en el automóvil.
3.2.1 TTS
El TTS (tratamiento de superficies) es un tratamiento químico por inmersión y
aspersión de las carrocerías que forma una capa barrera y prepara la chapa para
permitir un buen anclaje de la siguiente capa de tratamiento, que es la cataforesis
(Ruscalleda, 1998).
El TTS es un proceso formado por distintos baños con productos químicos y
con agua, por donde se introducen las carrocerías a tratar.
En los distintos baños se desengrasan las carrocerías y se deposita una capa
de fosfatos de distintos metales (TTS Clásico ó Fosfatación), o hidróxidos de
zirconio, silanos (Si(CH3)3OH, trimetil-silanol) y diversos metales (TTS Verde), lo cual
deja preparada la chapa para el siguiente tratamiento: la Cataforesis.
De forma general en el TTS hay unas etapas de desengrase y lavado que limpian la
carrocería antes de entrar en el baño de tratamiento (fosfatación o conversión), y
posteriormente otros lavados para evitar que los restos del tratamiento pasen a la
Cataforesis.
La carrocería va pasando por diferentes etapas de aspersión e inmersión que
son:
• En el TTS clásico: desengrases, enjuagues, afinado, fosfatado,
enjuagues con agua industrial, pasivado (si lo hay), enjuagues con
agua desionizada y escurrido. El diagrama de flujo se puede ver en la
figura 3.8.
Ensamblado
chapa
ENJUAGUES ENJUAGUES
DESENGRASES
(AGUA AFINADO FOSFATACIÓN (AGUA
ALCALINOS
INDUSTRIAL) INDUSTRIAL)
ENJUAGUES PASIVADO
Cataforesis (AGUA (OPCIONAL)
DESIONIZADA)
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CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
ENJUAGUES
DESENGRASES
ENJUAGUES CONVERSIÓN AGUA Cataforesis
ALCALINOS
DESIONIZADA
Las funciones de las diferentes etapas del TTS (explicadas con detalle en el
Anexo I) tal como se ve en la figura 3.10 son:
Desengrases: retirar los aceites de protección de la chapa así como el resto de
suciedad que no está adherida a las carrocerías.
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CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
Se usan productos alcalinos (base mineral) que convierten las grasas orgánicas en
esteres (saponificación).
También se utilizan tensoactivos que disminuyen la tensión superficial del agua.
Esto favorece el contacto de agua con las grasas y además la molécula al tener una
parte lipófila y otra hidrófila evita que las gotas de grasa desprendidas se vuelvan a
unir.
Los baños están a 60 ºC para mejorar la dilución de las grasas en el agua.
Enjuagues: su misión es lavar las carrocerías y retirar los restos de productos de las
etapas anteriores. Se realizan con agua industrial, a temperatura ambiente.
Afinado (TTS Clásico): se siembra la superficie metálica con gérmenes de
cristalización (sales de titanio) que permitirán que en la siguiente etapa de
Fosfatación se formen cristales homogéneos y que cubran toda las superficie.
Fosfatación (TTS Clásico): se ataca la chapa con ácido fosfórico, desplazándose el
equilibrio de las sales de fosfato solubles que forman el baño hacia sales insolubles
que se depositan sobre la chapa, dejando irregular su superficie para que la
siguiente capa de cataforesis se adhiera a ella firmemente.
El baño está a 50 ºC, para aumentar la velocidad de la reacción química.
Conversión (TTS Verde): se depositan una capa de silanos (SiH4), hidróxidos de
Zirconio y diversos metales a temperatura ambiente.
Enjuagues posteriores con agua industrial (TTS Clásico): tienen la función de
evitar la contaminación de las etapas posteriores.
Pasivado (TTS Clásico): Forma una película que sella la capa para protegerla de la
corrosión que sella los microespacios microcristalinos
Enjuagues posteriores con agua desionizadal: tienen la función de evitar la
contaminación de la etapa posterior de cataforesis.
Escurrido: su función es vaciar lo máximo posible los cuerpos huecos de la
carrocería y escurrir los exteriores de la misma para evitar trasvases a la cataforesis.
Figura 3.10. Etapas del TTS Cásico y verde y sus funciones. Le Traitement de surface. PSA
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CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
3.2.2 Cataforesis.
Es un proceso de pintado por inmersión y por electroforesis
La carrocería pre-tratada por el TTS, se introduce en un baño de pintura con
carga eléctrica positiva (ver figura 3.11.), donde se aplica una diferencia de
potencial entre el cátodo (la carrocería cargada negativamente), y los ánodos
(electrodos con carga positiva). Estos están situados en el interior del baño por los
laterales, parte superior y parte baja, favoreciendo la adherencia de la pintura a la
carrocería. (Costa Sansaloni, Belanche Paricio, y Zaragozá Carbonell, capitulo
III,1987) y (Poliz, 2013, Presentación: La pintura electrodepositable por Cataforesis).
Cat
R R R S
R S
R Figura 3.11. Ánodos y
S
cátodo en la cuba de
R CATODO R ANODO Cataforesis.
S
R R
R S
R R
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CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
- 21 -
CAPITULO 3. DESCRIPCIÓN DE PROCESOS CON INFLUENCIA EN LA GENERACIÓN DE
PARTÍCULAS EN LAS CARROCERÍAS.OBJETIVOS Y METODOLOGÍA
_________________________________________________
En este capítulo se ha explicado todos los procesos generadores de partícula
sobre la carrocería. En el capítulo siguiente (capitulo 4: Substitución de la
Fosfatación por el TTS-verde) se explicaran las características del proceso de TTS
que al ser substituido produjo un aumento de partículas sobre la carrocería
cataforizada.
- 22 -
CAPITULO 4. SUBSITUCIÓN DEL TTS-CLÁSICO POR EL TTS-VERDE
- 23 -
CAPITULO 4. SUBSITUCIÓN DEL TTS-CLÁSICO POR EL TTS-VERDE
- 24 -
CAPITULO 4. SUBSITUCIÓN DEL TTS-CLÁSICO POR EL TTS-VERDE
ENJUAGUES PASIVADO
Cataforesis (AGUA
(OPCIONAL)
DESIONIZADA)
Ensamblado
chapa
ENJUAGUES ENJUAGUES
DESENGRASES FOSFATACIÓN (AGUA
(AGUA AFINADO
ALCALINOS INDUSTRIAL)
INDUSTRIAL)
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CAPITULO 4. SUBSITUCIÓN DEL TTS-CLÁSICO POR EL TTS-VERDE
Fluor
Zn2+ Ni2+ Mn2+ NO3- PO43- SiF6-2 Total
libre
1,0-1,5g/l 0,8-1,5 g/l 0,4-0,8g/l 5-15 g/l 15–25 g/l 0,5-2,5 g/l 0,1-0,3 g/l 35 g/l
• Controles
Baños de desengrase: Alcalinidad libre y total, temperatura.
Enjuagues prefosfatación: pH, alcalinidad total y conductividad
Afinado: pH, alcalinidad total
Baño de Fosfatación: Zn, Ni, Mn, Peso de capa de Fosfato, acidez libre
y total, contenido de acelerante y temperatura
Enjuagues post-fosfatación: pH, acidez total y conductividad
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CAPITULO 4. SUBSITUCIÓN DEL TTS-CLÁSICO POR EL TTS-VERDE
Hay que recordar que las sales de níquel según la nueva normativa europea
se clasifican como producto CMR (Cancerígeno, Mutágeno y tóxico para la
Reproducción).
Además son sensibilizantes y contaminantes del Medio Ambiente.
Estas sales se encuentran en el baño de fosfatación, en la capa de Fosfato y
cataforesis (retirándose cuando se lija) y en las aguas residuales.
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CAPITULO 4. SUBSITUCIÓN DEL TTS-CLÁSICO POR EL TTS-VERDE
T= 50 ºC
T= 60 ºC
ENJUAGUES
DESENGRASES
(AGUA AFINADO FOSFATADO
ALCALINOS
INDUSTRIAL)
ENJUAGUES ENJUAGUES
(AGUA (AGUA
DESIONIZADA) INDUSTRIAL)
TTS VERDE
T = ambiente
T= 60 ºC
ENJUAGUES
DESENGRASES CONVERSIÓN (AGUA
ENJUAGUES
ALCALINOS DESIONIZADA)
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CAPITULO 4. SUBSITUCIÓN DEL TTS-CLÁSICO POR EL TTS-VERDE
o Mejora de la robustez.
Formación rápida de la capa de conversión y autolimitada en el
tiempo.
o Evita sobreespesores en caso de parada de carrocerías en el
baño.
o Permite aumentar la producción de carrocerías ya que la
capa se forma rápidamente.
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CAPITULO 4. SUBSITUCIÓN DEL TTS-CLÁSICO POR EL TTS-VERDE
En el anexo I se da una explicación detallada de las etapas del TTS- Verde y de sus
funciones.
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CAPITULO 4. SUBSITUCIÓN DEL TTS-CLÁSICO POR EL TTS-VERDE
Controles:
Mantenimiento:
• Decantación.
• Biocidas.
• Filtración.
Composición
• Silanos 150 – 500 • Zr2+ 100-250 mg/l • DQO 650
mg/l mgO2/l
• Si4- 20 -60 mg/l • Otros cationes • Prácticamente sin
250–700 mg/l lodos (0,05 g/m²)
• Contra-iones 0,5 - • Flúor Libre 20 -
4 g/l 80 mg/l
• Total 2 -4 g/l
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CAPITULO 4. SUBSITUCIÓN DEL TTS-CLÁSICO POR EL TTS-VERDE
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CAPITULO 5 METODOLOGÍA
5. METODOLOGÍA.
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CAPITULO 5 METODOLOGÍA
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CAPITULO 5 METODOLOGÍA
5 METODOLOGÍA.
La forma de analizar y resolver el problema del aumento de partículas sobre las
carrocerías cataforizadas se indica en el siguiente diagrama de flujo y se explican
más tarde las etapas:
ESTUDIO HIDRODINAMICO
DE PARTICULAS EN BAÑOS
CREACIÓN DE GRUPO DE
TRABAJO
PSA -PROVEEDORES
PUESTA EN COMÚN Y ACCIONES
HIPÓTESIS DE DEPOSICIÓN
DE PARTÍCULAS SOBRE LAS
CARROCERÍAS
PROPUESTA DE SOLUCIONES
ACCIONES PRIORITARIAS
IMPLANTACIÓN DE EQUIPOS
IMPLANTACIÓN
MEDIDAS CONFIRMATORIAS
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CAPITULO 5 METODOLOGÍA
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CAPITULO 5 METODOLOGÍA
Planificar Hacer
(Plan) (Do)
Actuar Comprobar
(Act) (Check)
Figura 5.2. Esquema de los cuatro pasos del método de resolución de problemas mediante
PDCA.
Las cuatro etapas que componen el ciclo son las siguientes (Jimeno Bernal,
Grupo PDCA Home):
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CAPITULO 5 METODOLOGÍA
4. Actuar (Act): Por último, una vez finalizado el periodo de prueba se deben
estudiar los resultados y compararlos con el funcionamiento de las actividades
antes de haber sido implantada la mejora. Si los resultados son satisfactorios
se implantará la mejora de forma definitiva, y si no lo son habrá que decidir si
realizar cambios para ajustar los resultados o si desecharla. Una vez
terminado el paso 4, se debe volver al primer paso periódicamente para
estudiar nuevas mejoras a implantar.
Este grupo de trabajo aplico el método mediante una hoja estándar PSA de análisis
de problemas mediante PDCA:
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CAPITULO 5 METODOLOGÍA
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CAPITULO 5 METODOLOGÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
Figura 6.1. Fotos de la carrocería cataforizada, capot y partículas en el capot. Origen PSA Vigo.
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
Sólo se miden las partículas de tamaño mayor de 50 micras ya que son las
que dan lugar a un defecto y que además aumentan de tamaño al aplicarse las
posteriores capas de pintura.
Tabla 6.1. Tabla de proporción de partículas según su tamaño en Semana 26 (Inicio TTS verde).
Origen PSA.
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
Figura 6.2. Foto del equipo para estudio de partículas: microscopio PEAK con factor de
100 aumentos. Origen PSA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
Figura 6.7. Foto de bola de soldadura después del lijado. Origen PSA.
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
Figura 6.11. Foto de cascarillas de estufa sobre la película de Cataforesis. Origen PSA.
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
Estas partículas mostradas en la figura 6.14 son obscuras a simple vista y marrones
al microscopio. Si existen dudas de su origen, éstas se disipan tras el lijado siendo
de color marrón cómo la parte no lijada, lo cual se puede observar en la figura 6.15.
Sus orígenes son la suciedad de las instalaciones después de baño de cataforesis
(lavados posteriores) o las paradas de carrocerías en el túnel de cataforesis que
producen sedimentaciones de la pintura sobre las carrocerías.
- 55 -
CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
Como se puede observar en la figura 6.18; una vez lijado tiene un aspecto
claro y se sigue observando el aspecto grumoso.
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
Una vez explicado en este capítulo el origen, los tipos de partículas, el método
de conteo y como diferenciar los distintos tipos de partículas que aparecen sobre la
carrocería cataforizada, se va a explicar en el capítulo siguiente (capítulo 7: análisis
del problema) los análisis realizados sobre las carrocerías y los baños para
determinar el tipo, cantidad, diámetro, características y movimiento de las mismas
en los baños.
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CAPITULO 6 TIPOLOGÍA Y CARACTERIZACIÓN DE PARTÍCULAS OCLUÍDAS EN LA
CARROCERÍA
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CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
- 61 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
- 62 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
B. Establecimiento de indicadores
Previamente a la instalación de los nuevos medios, se utilizó un indicador que mide
el número de partículas sobre capot cataforizado, discriminando según el origen de
las mismas.
Posteriormente a la implantación de los nuevos medios de retirada de partículas se
han tomado una serie de indicadores parciales del proceso para determinar la
evolución de la retirada de partículas en los mismos.
Los indicadores parciales son:
• La cantidad de materia retirada por las barras imantadas de
Desengrase 1, 2 y 3, y de Enjuague 1 y 2.
• El peso de la materia sólida de las purgas de los tres multiciclones y del
filtro magnético autolimpiable.
• El peso de la materia recogida en los diques de Desengrase 1.
- 63 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
- 64 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
Figura 7.1. Gráfico de proporción de partículas según su origen de las semanas 3 y 26.
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CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
Fin Inicio
Inicio Fin
Fin
Inicio
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CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
Tabla 7.1. Eficacia de retirada de partículas del TTS en diversos elementos exteriores de las
carrocerías
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CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
Zona % Superficie
Exterior visible 33%
Interior de habitáculo y 40%
nicho motor
Cuerpos huecos 18%
Bajo caja 9%
o Entrada TTS :
No hay diferencias importantes entre los diferentes elementos de los dos
vehículos. Es decir aunque sus geometrías son distintas el proceso de TTS
retira la misma proporción de partículas de sus exteriores.
o Salida TTS :
El capot es el elemento más sucio a la salida de TTS, debido a su posición
horizontal.
La contaminación es muy importante a la salida de TTS en el acumulado de
los 4 elementos Esta gran cantidad de partículas contaminan el baño de
cataforesis y generan granos.
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CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
Des. 1 Des. 2 Des. 3 Enj. 1 Enj. 2 Exafinado Conversión Enj. 3 Enjuague. 4 Expasivado EAD1 1 EAD2 ESCURRIDO
ETAPA Desen-
Des. 2 Des. 3 Enjuague 1 Enj. 2 Exafinado Conversión Enj. 3 Enj. 4 Expasivado EAD1 EAD2
TTS grase 1
Aspersión Inmersión Inmersión Aspersión Inmersión Inmersión Inmersión Aspersión Inmersión Inmersión Aspersión Inmersión
Filtros Bolsa Bolsa Bolsa Bolsa Bolsa Bolsa Bolsa Bolsa Multicapa Multicapa
Prensa 5 µ Bolsa 125µ 50-25µ
iniciales 125µ 125µ 125µ 125µ 125µ 125µ 125µ 125µ 50-25µ
Barras
Barras Barras Barras Barras Barras Barras Barras Barras Barras Barras Barras
OTROS imanta
imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas
MEDIOS das
Hidrociclon Hidrociclon
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CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
EFICACIA DE FILTRACIÓN %
Granulo- D1 F D1 H D2 F D2 H D3 E1 E2 AF CONV E3 E4 PAS EAD1 EAD2
metría
µm
[15-25]
46 36 32 53 46 55 12 58 64 40 66 28 42 12
[25-50]
44 37 44 55 35 57 15 65 50 30 72 51 29 34
[50- 100]
53 67 47 53 36 45 46 76 70 29 70 50 28 35
[100-150]
62 66 41 60 41 60 40 60 33 73 79 48 17 45
[150- 200]
54 63 35 40 40 25 69 67 93 0 0 100 67 0
[200- 400]
30 54 42 67 0 75 69 100 78 76 0 100 100 24
[400- 600]
16 76 32 79 - 0 70 - 100 - - 5 - 100
[600-1000]
31 95 68 100 - - 70 - - - - - - 65
>1000
81 78 - - - - - - - - - - - 0
Gravime- 45 46 20 30 23 83 49 61 33 33 25 17 14 0
tría (mg)
D1F: Liquido de desengrase 1 que pasa por Filtros bolsa de 125 micras.
D1H: Liquido de desengrase 1 que pasa por el Hidrociclón.
D2F: Liquido de desengrase 2 que pasa por Filtros bolsa de 125 micras
D2H: Liquido de desengrase 2 que pasa por el Hidrociclón.
D3: Liquido de desengrase 1 que pasa por Filtros bolsa de 125 micras.
E1: Liquido de enjuague 1 que pasa por Filtros bolsa de 125 micras.
E2: Liquido de enjuague 2 que pasa por Filtros bolsa de 125 micras.
AF: Liquido de Ex afinado que pasa por Filtros bolsa de 125 micras.
CONV: Liquido del baño de Conversión que pasa por Filtros prensa de 5
micras.
E3: Liquido de enjuague 3 que pasa por Filtros bolsa de 125 micras.
E4: Liquido de enjuague 4 que pasa por Filtros bolsa de 125 micras.
PAS: Liquido de Expasivado que pasa por Filtros bolsa de 125 micras.
EAD1: Liquido de Enjuague con agua desmineralizada 1 que pasa por Filtros
bolsa multicapas de 50-25 micras
EAD2: Liquido de Enjuague con agua desmineralizada 2 que pasa por Filtros
bolsa multicapas de 50-25 micras.
De estos resultados se deduce:
- 70 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
- 71 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
- 72 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
ETAPA CATAFORESIS UFR1 UFR2 UFR3 UFR4 UFN ESCURRIDO ADR ADN
FILTROS Cartucho Pall 120µ Cartucho Cartucho 120µ Cartucho Multicapa 50-
120µ 120µ 25 µ
Nota:
UFRx = Ultrafiltrado Reciclado x; UFN = Ultrafiltrado Nuevo; ADR Agua desionizada reciclada; ADN = Agua desionizada nueva
Figura 7.5. Esquema del túnel de cataforesis y situación inicial de los medios de retirada de partículas.
- 73 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
- 74 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
- 75 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
- 76 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
Figura 7.7. Materia retirada en por las purgas de los multiciclones y filtro magnético
autolimpiable. Origen PSA
Figura 7.8. Materia retirada por las barras imantadas. Origen PSA.
<
- 77 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
La primera deducción que podemos realizar es que cuando trabajan juntos los tres
medios de retirada de partículas de Desengrase 1 (decantadores, multiciclón y
barras magnéticas), retiran cada una de ellas aproximadamente el mismo número de
partículas.
Por otro lado, como segunda deducción, podemos decir que la primera etapa de
lavado, así como los medios dispuestos para la retirada de partículas, son cruciales
para evitar su propagación aguas abajo en el túnel.
- 78 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
Transporte de masa:
Sobre todo cuerpo que se mueve en un fluido viscoso actúa una fuerza de
resistencia (FF: Fuerza de fricción) que se opone al movimiento en régimen laminar
(Medina Guzmán, 2009), el valor de esta fuerza es:
Dónde:
ρliq: densidad líquido.
Cd: coeficiente de resistencia del medio, que depende de la viscosidad del
medio.
g: gravedad.
v: velocidad del fluido .
S: superficie partícula.
Dónde:
ρpart: densidad partícula
V: Volumen de la partícula.
g: gravedad.
Dónde:
ρliq: densidad líquido.
V: Volumen de la partícula.
g: gravedad.
- 79 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
y E = ρliq ∗ V ∗ g
x
S
FA= 1/2 ρliq ∗ Cd * g ∗ v2 ∗ S FF=6πƞRv
P = ρpart ∗ V ∗ g
Hidrodinámica
- 80 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
He1
Hv2
HP2
HP1 Hv1
AS2
Hh1 Hh2
AS1
Figura 7.10. Tubería de distintas secciones por donde circula un fluido en régimen
lamina.
- 81 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
Filtros Bolsa
con imanes
- 82 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
En la figura 7.12 se representa las velocidades del fluido en la cuba que contiene
cuatro carrocerías. Las zonas más oscuras se corresponden con las velocidades
más bajas y las más claras con las más altas. Se puede observar que hay zonas
donde la velocidad es casi nula, y por lo tanto el riesgo de decantación de la
partícula es alto. Esto se manifiesta especialmente en el interior de las carrocerías,
por lo cual la posibilidad de retención de las partículas en las cajas es también
elevada.
- 83 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
Figura 7.15. Trayectoria de las partículas de 50 a 100 micras que salen de la carrocería
anterior y se depositan en la posterior. Usado el software COMSOL MULTIPHYSICS ®.
Hidrociclon
Filtros Bolsa
con imanes
- 84 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
En la figura 7.17 se representa las velocidades del fluido en la cuba con la nueva
captación, cuando hay en el interior del baño cuatro carrocerías. Las zonas más
oscuras se corresponden con las velocidades más bajas y las más claras con las
más altas.
Se observa que el líquido sale de la cuba por el rebosadero y por la nueva
captación.
En la simulación de las partículas de 60µm, cuando sale el flujo por las boquillas de
fondo levanta las partículas pero enseguida se depositan en el fondo del tanque,
estas partículas no recirculan. Como se puede observar en la figura 7.19, las
partículas que salen de la carrocería al salir esta de la cuba van por la nueva
captación.
Figura 7.19. Trayectoria de las partículas de 50 a 100 micras en el baño con la nueva
captación. Usado el software COMSOL MULTIPHYSICS ®.
- 85 -
CAPITULO 7. ANÁLISIS DEL PROBLEMA
_________________________________________________________________
En este capítulo se han explicado los análisis realizados sobre el producto, proceso
u sus interacciones para resolver el problema del aumento de partículas sobre
carrocerías cataforizadas.
En el próximo capítulo (capitulo 8: Propuestas de mejora para la reducción de
partículas en la carrocería cataforizada) se explicara cuáles eran los medios
iniciales de retirada de partículas y los nuevos implantados para reducir su número.
Explicando el porqué de la implantación de cada medio en unas determinada zona
de las instalaciones.
- 86 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 87 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 88 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 89 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Hidrociclon
Filtros Bolsa
con imanes
8.1.1 TTS
A continuación se exponen los medios existentes para retirar partículas
de los baños antes de la implantación del TTS Verde.
8.1.1.1 Filtros
- 90 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 91 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Figura 8.4. y 8.5. Barras magnéticas dentro de los filtros bolsa. Fuente PSA.
8.1.1.3 . Hidrociclones.
Resumiendo muy brevemente la información consultada de (Trawinski
Adaptación: Bouso Aragonés, 1976), (Trawinski,1973), (Tardiff, 2007) y
(Rigola Lapeña, 1989): los hidrociclones situados en la recirculación de los
dos primeros desengrases, eliminan partículas en suspensión por un proceso
de centrifugado: el líquido sucio entra tangencialmente en el hidrociclón a
través de las ranuras tangenciales y es acelerado en la cámara de
separación, en donde los sólidos más pesados se separan del líquido que los
transportan y se acumulan en la cámara de decantación para su posterior
drenaje
El líquido, libre de partículas separables, es succionado por el remolino y
ascendido hasta la salida del hidrociclón.
- 92 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
SALIDA DE LÍQUIDO
SIN PARTÍCULAS
ENTRADA DE
LÍQUIDO CON
PARTÍCULAS
LIBBRE DE
PARTÍCULAS EL
LÍQUIDO SALE
HACIA ARRIBA
LA ACCIÓN
CENTRIFUGA
SEPARARA LOS
LIQUIDOS DE LAS PARTÍCULAS
LOS SÓLIDOS SEPARADAS
CAEN AL FONDO
SÓLIDOS
SEPARADOS
PURGADOS
Figura 8.7. Placa del filtro prensa sin y con tela filtrante. Origen PSA
- 93 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
El líquido es bombeado hacia las cámaras que se forman entre dos placas
contiguas y que se encuentran rodeadas por lonas filtrantes. Al bombear, la
presión se incrementa y el líquido es forzado a atravesar las telas filtrantes,
provocando que los sólidos se acumulen y formen una pasta dentro de la
cámara.
Figura 8.8. Funcionamiento del filtro prensa. Fuente: Autorizada su publicación por
Hidrometálica, S.C.A.
- 94 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 95 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
8.1.2 CATAFORESIS
Para el túnel de Cataforesis los medios iniciales de retirada de partículas son
los que se describen a continuación.
Figura 8.11. Cartucho Pall 120 micras absolutas PROFILE® II. Fuente: PSA
- 96 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Cartucho PALL
120µ 100 µ 60 µ
Cartucho convencional
120µ
- 97 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
DE
8.2 Propuestas de mejora.
Una vez analizada la problemática y en función de las posibilidades se
aplicaron las siguientes mejoras
Con el fin de reducir el número de partículas y granos en las carrocerías, se
propone realizar una serie de modificaciones en los medios para retirar suciedad de
los baños, y la instalación de nuevos equipos de retirada de suciedad en las distintas
etapas de TTS y Cataforesis.
Para resolver este problema se ha trabajado en: la entrada de TTS, el
proceso de TTS y el proceso de Cataforesis.
- 98 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
POWER-WASH
Hidrociclón MULTICICLÓN
Figura 8.14. Circuito de circulación de fluido en una cuba de inmersión de Desengrase antes
de las mejoras y con las mejoras propuestas.
- 99 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 100 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 101 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
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CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 103 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
8.2.3 TTS.
A continuación se exponen los medios implantados en TTS para disminuir el
número de partículas en las carrocerías cataforizadas.
- 104 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Figura 8.23. Power-wash a la salida del Figura 8.24. Carrocería pasando por el
baño. Fuente PSA. Power-wash. Fuente PSA.
- 105 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 106 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
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CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 108 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
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CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
8.2.3.5 Multiciclones.
Se instalaron 3 multiciclones en Desengrase 1, 2 y 3. Consiste en colocar
varios hidrociclones en serie para ir eliminando paulatinamente las partículas
del líquido según su tamaño.
- 110 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 112 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 113 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Figura 8.29. Foto del filtro magnético con las barras imantadas
levantadas. Fuente: PSA
.
Figura 8.30. Foto de detalle de las barras imantadas levantadas. Fuente: PSA
- 114 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Flujo
- 115 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
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CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
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CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 118 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Entrada de agua
bruta a presión La membrana va embutida
en tubo y enrollada en
espiral de forma que hay
varias capas de filtrado
Salida de permeado
Salida de concentrado
Salida de permeado
Figura 8.33. Circulación de fluido en la membrana de osmosis inversa.
Entrada de agua
bruta a presión La membrana va embutida en
tubo y enrollada en espiral de
forma que hay varias capas de
filtrado El agua atraviesa las capas de
la membrana, mientras los
sólidos quedan atrapados en el
conducto central
Membrana
enrollada
- 119 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 120 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Q m3/h
PURGAS
Q/4 m3/h
CONCENTRADO
PERMEADO
- 121 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Alimentación
Manómetro
Bureta
graduada
de 500 ml
Llave de
paso
Cronometro
Filtro 0,45 µ Porta-filtro
Salida
Filtros
0,45 µ
- 122 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 123 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
FILTROS
ANTES DESPUÉS
MULTICAPA
Nº FILTROS 24 24
MARCA FSI FSI
PONG34PEM15 PONG46PE
MODELO 02P M150P2P
MATERIAL Polipropileno Polipropileno
DIAMETRO 17,8 cm 17,8 cm
- 124 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
BARRAS
ANTES DESPUÉS
MAGNÉTICAS
Nº BARRAS
3 1
POR FILTRO
MARCA IMA IMA
MATERIAL Neodimio Neodimio
DIAMETRO 16 cm 43 cm
LONGITUD 60 cm 60 cm
INDUCCIÓN
3500 G 7000 G
MAGNÉTICA
8.2.4 CATAFORESIS
La etapa posterior al TTS es la Cataforesis, en ella las partículas no retiradas
anteriormente se tienen que retirar mediante filtración o mecánicamente de la
superficie todavía húmeda de la carrocería cataforizada.
- 125 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Partícula Partícula
Cataforesis Cataforesis
METAL METAL
- 126 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Figura 8.39. Vista frontal y foto del Frotador sin la rejilla. Fuente PSA.
Figura 8.40. Vista lateral del Frotador sin la rejilla. Fuente PSA.
- 127 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
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CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
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CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 130 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA CORROCERÍA CATAFORIZADA
Conversión
Des. 1 Des. 2 Des. 3 Enj. 1 Enj. 2 Exafinado Enj. 3 Enjuague. 4 Expasivado EAD1 1 EAD2 ESCURRIDO
Filtros Bolsa 125µ Bolsa Bolsa Bolsa Bolsa 125µ Bolsa 125µ Prensa 25 µ Bolsa Bolsa Bolsa 125µ Multicapa Multicapa
125µ 125µ 125µ 125µ 125µ 50-25µ 50-25µ
iniciales
Barras Barras Barras Barras Barras Barras Barras imantadas Barras Barras Barras imantadas Barras Barras
imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas 3500 G imantadas imantadas 3500 G imantadas imantadas
OTROS 3500 G 3500 G 3500 G 3500 G 3500 G 3500G 3500 G 3500 G 3500 G 3500G
MEDIOS Hidrociclon Hidrociclon Generador
de
impulsos
OTROS Barras Barras Barras Barras Barras Barras Barras imantadas Barras Barras Barras imantadas Barras Barras
imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas imantadas 3500 G imantadas imantadas 3500 G imantadas imantadas
MEDIOS 7000 G 7000 G 7000 G 7000G 7000 G 3500G 3500 G 3500 G 3500 G 3500 G
Multiciclon Multiciclon Multiciclon Power- Power wash Generador Generador
wash ext. int. de
Power-wash Power-wash Filtro manta de impulsos
ext. impulsos.
int. Multiciclón Filtro
magnético Osmosis
Decantadores
Power-wash inversa
ext.
Figura 8.44. Esquema de TTS y de los elementos de retirada de partículas inicial y final.
- 131 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA CORROCERÍA CATAFORIZADA
ETAPA CATAFORESIS UFR 1 UFR 2 UFR 3 UFR 4 UFN ESCURRI ADR ADN
DO
Inmersión Aspersión Aspersión Inmersión Aspers. Asp. Aspersión Aspersión
FILTROS Cartucho Pall Cartucho Cartucho. Pall Cartucho Multicapa 50-
120µ Pall 120µ 120µ Pall 120µ 25µ
ETAPA CATAFORESIS UFR 1 UFR 2 UFR 3 UFR 4 UFN ESCURRI ADR ADN
DO
Inmersión Aspersión Aspersión Inmersión Aspers. Asp. Aspersión Aspersión
FILTROS Cartucho Pall Cartucho Cartucho. Pall 70µ Cartucho Multicapa 50-
70µ Pall 70 µ Pall 70 µ 25µ
OTROS Frotador
MEDIOS Automático
Figura 8.45. Esquema de Cataforesis y de los elementos de retirada de partículas inicial y final.
- 132 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Por estas razones se ha tenido que realizar las instalaciones en tres fases:
• Una primera fase en que se instalaron les multiciclones en Desengrase 1 y 2 y
se disminuyó el tamaño de poro de los filtros de TTS y Cataforesis.
• La segunda fase donde se instaló el multiciclón de desengrase 3, el filtro
magnético autolimpiable en Enjuague 2, los Power-wash de interiores de
Desengrase 2 y Enjuague 2, la Osmosis inversa en EAD2 y el filtro manta.
• Una tercera fase donde se retiraron los Power-wash interiores, se cambió el
multiciclon de Desengrase 3 a Enjuague 1 y se instalaron Power-wash de
exteriores en Desengrase 1, 2 y Enjuague 1. También se instalaron los
Decantadores de Desengrase 1 y se aumentó los caudales de aspersión de
esta etapa. Aumento de caudales de aspersión de Enjuague 1 y 3.
- 133 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 134 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
FOSFATACIÓN
TTS VERDE
1ª fase 2ª fase 3ª fase
Objetivo
- 135 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 136 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 137 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
Punto
Total
(fig.8.51) Semana
DISMINUCIÓN PARTÍCULAS % (con respecto a la semana anterior)
Limpieza química de cubas de TTS B 56 37%
Multiciclón Desengrase 1 C 63 21%
Filtros cata 120 a 70µ + ósmosis inversa EAD2 D 70 44%
Multiciclón Desengrase 2 E 72 38%
Filtros EAD1 y EAD2 25 a 10µ + ajuste multiciclon Desengrase 2 F 74 29%
Bactericida físico en exafinado G 79 14%
Ensayo Filtros TTS de 125 a 50 micras. H 82 2%
Filtros bolsas de 125 a 50 µ en Enjuague 3, Enjuague 4, y Expasivado. I 93 8%
Multiciclón en Desengrase 3, Power-wash de interiores en Desengrase 2 y
Enjuague 2, y filtro magnético autolimpiable en Enjuague 2. J 104 20%
De aquí se puede deducir que los medios y acciones más eficaces de retirada
de partículas sobre la carrocería cataforizada (mayor de 25% de mejoría con
respecto a la semana anterior del número de partículas sobre carrocería
cataforizada) han sido:
- Cambio de los filtros cartucho de Cataforesis de 120 a 70 micras y puesta en
marcha de la osmosis inversa en EAD2 con 44% de mejoría. Como se puede
ver en el punto D de la figura 8.51.
- La implantación del multiciclón de Desengrase 2 con un 38% de mejoría.
Punto E.
- 138 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
____________________________________________________________
- 139 -
CAPITULO 8 PROPUESTAS DE MEJORA PARA LA REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS EN LA
CORROCERÍA CATAFORIZADA
- 140 -
Capítulo 9: DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
9. DISCUSIÓN DE REULTADOS.
9.1. Estrategia general de retirada de partículas de las carrocerías
y de los baños.
9.2. Resultados de las implantaciones y discusión.
- 141 -
Capítulo 9: DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
- 142 -
Capítulo 9: DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
9 DISCUSIÓN DE RESULTADOS
- 143 -
Capítulo 9: DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
- 144 -
Capítulo 9: DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
- 145 -
Capítulo 9: DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
- 146 -
Capítulo 9: DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
- 147 -
Capítulo 9: DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
Tabla 9.2 Disminución de partículas obtenida mediante los medios para retirar la suciedad
de los baños
Punto PREVISTO
GRUPO
DISMINUCIÓN PARTÍCULAS % (con respecto a la (fig.8.51, Total DE
Semana
semana anterior) pag135) TRABAJO
Multiciclón en Desengrase 1 C 63 21%
Multiciclón en Desengrase 2 E 72 38% 80%
Multiciclón en Desengrase 3,
J 104 <20%
Multiciclón en Enjuague 1 T 143 <7%
Filtro magnético autolimpiable en Enjuague 2. 50%
J 104 <20%
Ensayo Filtros TTS de 125 a 50 micras. H 82 2%
Filtros bolsas de 125 a 50 µ en Enjuague 3, Enjuague 4,
y Expasivado. I 93 8% 2%
Filtros EAD1 y EAD2 de 50-25 µ a 25-10µ F 74 <29%
Decantadores en Desengrase 1. P 134 <6%
Se instalan imanes de 7.000 Gauss: Desengrase 1, 40%
Desengrase 2, Desengrase 3, Enjuague 1 y Enjuague 2 V 149 8%
Filtros de cataforesis de 120 a 70µ D 70 <44% 30 %
Tabla 9.3 Disminución de partículas obtenida mediante arrastre hidráulico las partículas.
Punto PREVISTO
GRUPO
DISMINUCIÓN PARTÍCULAS % (con respecto a la (fig.8.51, Total DE
Semana
semana anterior) pag 135) TRABAJO
Instalación de Frotador automático. L 122 <1% 10%
- 148 -
Capítulo 9: DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
Punto PREVISTO
GRUPO
DISMINUCIÓN PARTÍCULAS % (con respecto a la (fig.8.51, Total DE
Semana
semana anterior) pag135) TRABAJO
Alimentación multiciclón de Desengrase 2 desde la parte
media de la cuba. M 125 <21%
- 149 -
Capítulo 9: DISCUSIÓN DE RESULTADOS.
___________________________________________________________
- 150 -
CAPITULO 10. CONCLUSIONES.
10. CONCLUSIONES.
- 151 -
CAPITULO 10. CONCLUSIONES.
- 152 -
CAPITULO 10. CONCLUSIONES.
10 CONCLUSIONES
- 153 -
CAPITULO 10. CONCLUSIONES.
- 154 -
CAPITULO 11. VIAS FUTURAS DE TRABAJO.
- 155 -
CAPITULO 11. VIAS FUTURAS DE TRABAJO.
- 156 -
CAPITULO 11. VIAS FUTURAS DE TRABAJO.
Las vias futuras de trabajo para mejorar aun más la retirada de partículas en la
carrocería cataforizada son:
• Embutición Chapa:
- Estudio de embutición chapa para disminuir la suciedad que viene
de este proceso:
• Mejorando la limpieza de la carrocería que sale hacia pintura.
• Disminuyendo la suciedad producida por soldadura y lijados.
• TTS:
- Se quiere potenciar la retirada de partículas en las ultimas etapas
de TTS para conseguir que no llegue ninguna partícula al baño de
Cataforesis.
• Ensayar la instalación de un Power-wash de exteriores en
Enjuague 3 y en EAD1
- Ensayo de disminución del poro de los filtros bolsa de 125 micras a
100, en los desengrases y en los Enjuagues 1 y 2.
Con el objetivo de retirar más partícula de estos baños y que no
lleguen a las etapas posteriores.
- Instalación de barras magnéticas de 7.000 Gauss en todo el túnel
de TTS para disminuir el ensuciamiento de los filtros bolsa.
- Estudio de otro tipo de filtración para el baño de Conversión y del
incremento de caudal tratado, con el objetivo de que aumente la
eficacia de retirada de partículas del baño que realiza actualmente
el filtro prensa.
- Utilizar el filtro manta en el baño de conversión para aumentar la
eficacia de retirada de partículas.
- Substitución de filtros bolsa por filtro metálicos para evitar que con
el tiempo se agrande el tamaño de poro.
• Cataforesis:
- Disminución del poro de los fitros catucho de 70 a 40 micras. Con el
fin de limpiar más el baño de cataforesis y las Etapas de Lavado
con ultrafiltrado.
- Ajuste de la trayectoria del frotador acercándose más a las
carrocerías.
- 157 -
CAPITULO 11. VIAS FUTURAS DE TRABAJO.
- 158 -
CAPITULO 12. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- 159 -
CAPITULO 12. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- 160 -
CAPITULO 12. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
12 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- 161 -
CAPITULO 12. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
- 162 -
CAPITULO 12. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Perry, R.H., Green D.W., Maloney, J.O. (1993). Equipos para filtración, página
19-83. Manual del Ingeniero Químico. Volumen II. México: McGraw-Hill.
Peuchot, C., Petillon, P., Lynch, J. (2008) . Filter efficiency and liquids: The
advantages of cartridge filters Original. Filtration & Separation.Volumen 45,
Suplemento 2, pp. 11-13.
Rigola Lapeña, M. (1989). Tratamiento de aguas industriales: aguas de proceso y
residuales. Volumen 27, Página 64. Productica- Marcombo. ISBN
8426707408, 9788426707406
Tardiff, J.L. (2007). A little dirt can hurt. Finishing Today, Volumen 83, ejemplar 9,
pp. 20-23.
Trawinski, H. Adaptación: Bouso Aragonés, J.L. Aplicaciones y funcionamiento
práctico de los hidrociclones, Eral
Trawinski, H. (1973). Grouped Hydrocyclones for the Benefication of Raw
Materials. Interceram, volumen 22, p. 3.
- 163 -
CAPITULO 12. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Costa Sansaloni, J., Belanche Paricio, M.I. y Zaragozá Carbonell, J.L., (1987).
Cataforesis, proceso de pintado por electrodeposición catódica. Departamento de
Ingeniería Química y nuclear de la Universidad Politécnica de Valencia, Valencia.
ISBN8439889747.
Lorin, G. (1973). La phosphatation des metaux. Paris : Eyrolles.
McBane, B.N. (1975). Automotive coatings. American Society of Mechanical
Engineers, pp. 153-235
- 164 -
CAPITULO 13. ANEXOS
13. ANEXOS
- 165 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 166 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 167 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 168 -
CAPITULO 13. ANEXOS
13 ANEXOS
LOS AGRESORES DE LA
PINTURA
Sol
Pájaros
Lavados
Lluvia
Insectos Gravilla
Figura 13.1. Los agresores de la pintura. Origen: Usine Peinture (ref : PP0724 PSA).
La película pintura está formada por varias capas que tienen cada una función
particular (figura13.2) quiénes le confieren importantes propiedades físicas (color,
aspecto, porosidad, conductividad, resistencia a la corrosión, a la temperatura, a las
radiaciones UV, a los productos agresivos,…) y mecánicas (adherencia, resistencia
a las ralladuras, a la abrasión, a los choques, a la gravillas, a las agresiones
animales y vegetales…).
Las chapas utilizadas en el automóvil son en general de aluminio y de acero. El
acero está a menudo cubierto de una capa de cinc de una decena de µm de grosor
- 169 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 170 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Los espesores de las distintas capas del proceso de pintura sobre la chapa son los
indicados en la figura 13.2, donde se indican también las propiedades que aporta
cada capa.
Se muestran también las diferencias entre las distintas gamas de aplicación.
GAMA PPC
BARNIZ:
Barniz:
Protección Barniz: CON TTS VERDE
Durabilidad 35-50 µm
35-50 µm
BASE:
Color, Laca: Barniz:
Base:
Efecto (nacarado, Base: 20-25 µm 12-20 µm 35-50 µm
metalizado) 12-20 µm
APRESTO:
Nivelador Apresto:
Apresto: Base: 20-25 µ
Protección UV 30–40 µm
Antigravillonado 30–40 µm (Protección UV)
CATAFORESIS: Cataforesis:
Anticorrosión Cataforesis: Cataforesis:
14 µm
Antigravillonado 14 µm 14 µm
(nivelador)
Fosfatación Oxsilan
TTS: Zn 11 µm Zn 11 µm Zn 11 µm
1-3µm <100nm
Adherencia
Anticorrosión Chapa Chapa Chapa
- 171 -
CAPITULO 13. ANEXOS
La carrocería proveniente de Ensamblado chapa, va pasando por las distintas etapas que
conforman el proceso de pintura tal como se puede ver en la figura 13.3. De esta forma se
consigue una capa de pintura que le da su aspecto final y le protege de la corrosión, y unas
capas de PVC que garantizan la estanqueidad y el antigravillonado de los bajos de la
carrocería (McBane, 1975).
TTS + ESTANQUEIDAD +
CATAFORESIS + ACUSTICO + APRESTO BASE: 2 CAPAS BARNIZ + CONTROL
ANTIGRAVILLONA COCCIÓN Y PULIDOS
COCCIÓN DO
+ COCCIÓN
13.1.1.1 TTS
- 172 -
CAPITULO 13. ANEXOS
TTS CLÁSICO
Ensamblado chapa
ENJUAGUES ENJUAGUES
DESENGRASES FOSFATACIÓN
(AGUA AFINADO (AGUA
ALCALINOS
INDUSTRIAL) INDUSTRIAL)
ENJUAGUES PASIVADO
Cataforesis (AGUA
(OPCIONAL)
DESIONIZADA)
TTS VERDE
Ensamblado chapa
ENJUAGUES ENJUAGUES
DESENGRASES Cataforesis
(AGUA CONVERSIÓN (AGUA
ALCALINOS
INDUSTRIAL) DESIONIZADA)
Etapas de desengrase
- 173 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Aceite
SAPONIFICACIÓN
Jabones solubles
Metal
Tensoactivo
EMULSIFICACIÓN
Dispersión fina
Emulsión estable
- 174 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Los tensioactivos tienen una parte hidrófoba que está orientada hacia el
aceite y la hidrófila hacia el agua. (al exterior del aceite), se puede ver la estructura
de la molécula en la figura 13.7. El aceite toma carácter hidrófilo perdiendo la
tendencia a unirse con nuevas gotas de aceite.
Tensoactivo
- 175 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Etapa de afinado.
METAL
Figura 13.8. Formación de los cristales de fosfato sin afinador. Adherencia pequeña,
cristales grandes y separados.
CRISTALIZACIÓN FINA Y
ADHERENTE
• • • • • • • • • • • •
METAL
Figura 13.9. Formación de los cristales de fosfato con afinador. Cristales pequeños y
juntos, resistencia y adherencia elevada.
- 176 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Figura 13.10. Foto realizada con el microscopio electrónico de chapas fosfatadas sin
afinador .Origen PSA.
Figura 13.11. Foto realizada con el microscopio electrónico de chapas fosfatadas con
afinador. Origen PSA.
- 177 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Etapa de Fosfatado.
- 178 -
CAPITULO 13. ANEXOS
c) Aceleración:
Debido a la disolución del metal y al desprendimiento de Hidrógeno se ralentiza
la reacción.
El acelerante es el oxidante que impide la ralentización.
• El acelerante consumirá el hidrógeno naciente generado por el ataque
ácido, convirtiéndolo en agua.
H2 + NO2- H2O + NO [Ec. 13.6]
• Se transformará el hierro disuelto (ferroso Fe2+) en hierro insoluble (férrico
Fe3+), que va a precipitar en el fondo de la cuba.
Fe2+ + 4H2PO4- + NO2- 2FePO4 • 2H2O + 2H3PO4 + NO [Ec. 13.7]
(lodos)
• Para el caso de que el metal sea el aluminio, se precipita el aluminio
complejo por acción de los aditivos de fluoruros formando lodos.
Al3+ + 3NaF Na3AlF6 (Cryolita) [Ec. 13.8]
Al3+ + NaF + 2KF NaK2AlF6 (Elpasolita) [Ec. 13.9]
- 179 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Metal atacado
1) ATAQUE
H3PO4
Fe + 2H3PO4 Fe (H2PO4)2 +H2
Fe2+
Fe2+ H2
2) DEPOSITO
Metal Fe2+
3Zn(H2PO4)2 Zn3(PO4)2 + 4H3PO4
Fe2+
Fe2+ 3) ACELERACIÓN
Fe2+ + 4H2PO4- + NO2- 2FePO4 • 2H2O + 2H3PO4 + NO
(lodos)
Fe2+
Fe2+
Fe2+ NaNO2 Oxidante
Fe2+
Fe+2
2+
Fe2+
Fe Fe3+ insoluble
H2
H2O
- 180 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Pasivado.
Forma una película que sella la capa para protegerla de la corrosión que sella
los microespacios microcristalinos.
Etapas de escurrido
Eliminan todo resto de sales que puedan contaminar la cuba de Cataforesis y
el ultrafiltrado.
Paso 2: La solución entra en contacto con la superficie del metal, una micra
de espesor.
- 181 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Paso 2 Paso 1
1 micra
Inestable
pH >4,5
H2 H+
Solución estable
2-
pH ≈4,5
Paso 3 ZrF6
Metal Zr(OH)4
F-
Zr
Paso 4
- 182 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Paso 5
NH2
HO CO
Si
Zr
HO OH
Metal
CONH2
Zr Si
CONH2
Si
HO OH
- 183 -
CAPITULO 13. ANEXOS
H+
H
Paso 6 CH2 R1 N R2
H O
NH2
Zr Si
CO
Si
HO OH
Metal
OH
CH2 R1 N
N H
NH R2
+
Zr Si H 2O
CO
Si
HO OH
- 184 -
CAPITULO 13. ANEXOS
13.1.1.2 Cataforesis
- 185 -
CAPITULO 13. ANEXOS
• Baño de pintura:
o Agua desmineralizada: tratada con intercambiadores de iones
para que esté exenta de sales minerales.
o Ligante catiónico: resina o mezcla de resinas generalmente
epoxi con grupos nitrogenados neutralizados con un ácido para
solubilizarla.
O
[Ec. 13.16]
R2 R3
R1 = Radical epóxi:
R2, R3: Radical alquilo
• Pasta pigmentada: concentrado de pigmentos.
• Aditivos: mantienen los parámetros de la pintura en el baño. Se
trata de correctores de pH y disolventes.
• Fuente de corriente eléctrica: Rectificador de corriente continua.
• Cátodo: La pieza a ser recubierta, que es la carrocería,
receptor de la corriente eléctrica.
• Ánodo. Es el polo positivo en el baño, para la generación de la
corriente eléctrica.
• Cuba que contiene el baño, aislada eléctricamente.
- 186 -
CAPITULO 13. ANEXOS
• Reacciones en el cátodo:
Electrólisis del agua 2H2O + 2 e- 2 OH- + H2 [Ec. 13.18]
Coagulación de la pintura
R1R2R3NH+ + OH- R1R2R3N + H2O [Ec. 13.19]
Se deposita sobre la carrocería
• Reacciones en el ánodo:
Electrólisis del agua
2H2O 4H+ + O2 + 2 e- [Ec. 13.20]
• Neutralización del ácido: El anión ácido producido es retirado a través del circuito
de anolito para mantener el pH.
R-OOC- + H+ R-COOH [Ec. 13.21]
- 187 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Figura 13.18. Aplicación de cataforesis por inmersión. Origen: Usine Peinture (ref : PP0724
PSA).
- 188 -
CAPITULO 13. ANEXOS
CUBA DE
CATAFORESIS
CONCENTRADO
MODULOS DE
ULTRAFILTRADO F
PERMEADO (UF)
LAVADO UFN
CUBA UFN
Posteriormente a los lavados con ultrafiltrado hay varios lavados con agua
desionizada cuya función es conseguir eliminar los restos de ultrafiltrado y de sales
de la carrocería antes de su polimerización en la estufa.
Estos baños se contaminan con partículas que proceden del TTS y que viajan en el
interior de los cuerpos huecos de la carrocería.
13.1.1.3 COCCIÓN
De acuerdo con lo que señalan (Costa Sansaloni, J., Belanche Paricio, M.I. y
Zaragozá Carbonell, J.L., 1987) y (Poliz, 2013, Presentación: La pintura
electrodepositable por Cataforesis), a continuación se exponen las reacciones que
se producen en la estufa de cocción:
- 189 -
CAPITULO 13. ANEXOS
LIGANTE
CATIONICO
+
+ -
NH AC-
NH AC
+ -
NH AC
Figura 13.20. Ligante catiónico asociado a uretano.
- 190 -
CAPITULO 13. ANEXOS
INSONORIZANTE Y
ESTANQUEIDAD ANTIGRAVILLONADO APRESTOS
- 191 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 192 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Cordones de Cordones de
Antigravillonado estanqueidad de Placas insonorizantes
estanqueidad de
PVC pulverizados PVC extruídos
Figuras 13.22. y 13.23. Productos de estanqueidad. Usine Peinture (ref PSA : PP0724 ).
- 193 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Tiene también una función de protección anti UV (función que aportan las bases en
el caso de la gama PPC) para proteger la capa de cataforesis (Agueda Casado,
García Jiménez, Gómez Morales, Gonzalo Gracia y Martín Navarro, 2009) y
(Thome, Vimard, y Neret, 2011, Documento interno PSA: Caracterisation des
defauts "Peinture").
APLICACIÓN
CONTROL
LIMPIEZA ESTUFADO Lacas
APRESTO Y LIJADO
- 194 -
CAPITULO 13. ANEXOS
El barniz aporta el brillo y una protección química y mecánica duraderas. Ver las
fases de esta Etapa en la figura 13.26.
Las lacas tienen un papel decorativo (aspecto, color y brillo) y de protección (aspecto
y durabilidad) frente a los rayos UVA, rayas o ataques químicos. Permiten una
durabilidad en el tiempo del recubrimiento y principalmente están formados por
resinas rgánicas (Agueda Casado, García Jiménez, Gómez Morales, Gonzalo
Gracia, y Martín Navarro, 2009) y (Thome, Vimard, y Neret, 2011, Documento
interno PSA: Caracterisation des defauts "Peinture").
- 195 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Posteriormente se pasa la carrocería con las pinturas depositadas por las estufas
para polimerizar la pintura tal como se ve en la figura 13.31.
Figura 13.31. Paso de la carrocería por la Estufa. Origen: Usine Peinture (ref PSA : PP0724 ).
- 196 -
CAPITULO 13. ANEXOS
CONTROL PULIDO
MONTAJE
TALLER DE
RETOQUES
Si fuese necesario llevar a cabo alguna corrección, existen los denominados “talleres
de retoques” en los cuales, como en un taller de reparación, puede repintarse
aquella zona o pieza que no haya alcanzado el nivel de calidad exigido.
- 197 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 198 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 199 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 200 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Las pinturas utilizadas en los primeros automóviles, fueron las mismas que se
empleaban en el pintado de carruajes. Estaban preparadas con resinas y aceites
vegetales y su función era la de proteger a la madera de la carrocería para evitar su
deterioro. El proceso completo de pintado de un automóvil duraba entonces (debido
a que se realizaba a pincel y con un largo tiempo de secado) unas cuatro semanas.
Las superficies tenían que estar totalmente limpias y desengrasadas, ya que las
pinturas nitrocelulósicas son muy sensibles a los restos de grasa y se caracterizan
por una adhesión bastante deficiente.
Las pinturas nitrocelulósicas seguían ofreciendo una gama de colores muy limitada.
Con la mayoría de los fabricantes de automóviles, los clientes podían escoger entre
rojo, azul o verde, y el resultado no estaba garantizado ni estandarizado, como en la
actualidad. El primer pigmento blanco, el dióxido de titanio, se utilizó en 1928, y se
convirtió rápidamente en el color más popular para los coches deportivos y otros
automóviles descapotables de los años 30.
Pero el éxito fue efímero, ya que las pinturas de nitrocelulosa no son resistentes a la
intemperie. La descomposición constante de la resina provocaba rápidamente un
aspecto mate, y los repulidos frecuentes terminaban desgastando el acabado.
Estas pinturas se fueron mejorando con el correr de los años hasta lograr películas
muy resistentes que podían hornearse a 120 °C, acortando de esta manera y
considerablemente los tiempos que demandaba el secado.
- 201 -
CAPITULO 13. ANEXOS
A principios de los años 60 se comenzó a utilizar otro tipo de resinas, las acrílicas,
desarrollándose en dos direcciones diferentes: las acrílicas termoplásticas, de
aplicación sencilla pero menos estables que necesitaban pulido para conseguir un
acabado brillante, y las acrílicas de dos componentes, cuyo tratamiento era más
delicado pero endurecían rápidamente mediante el horneado logrando un acabado
brillante y altamente resistente.
En esa misma década comenzaron también a pintarse automóviles con las llamadas
pinturas metalizadas, que incluían partículas de aluminio en su composición con el
objeto de satisfacer el deseo de los diseñadores de reproducir en la pintura de la
carrocería un efecto metálico. Este nuevo tipo de pintura se hizo muy popular pero
presentó también algunos inconvenientes: las plaquetas de metal que quedaban
próximas a la superficie se oxidaban y se desprendían con el tiempo y era muy difícil
conseguir una buena orientación de las mismas durante el repintado, lo que creaba
problemas en la reparación. Como respuesta a la necesidad técnica de solucionar
estos inconvenientes se introdujo el sistema bicapa.
Otro importante cambio se dio en los años 70 cuando surgieron los primeros
esmaltes poliuretano con características similares a los acrílicos pero mucho más
duros y resistentes. Poco después aparecieron los acrílico-uretanos, con una mayor
resistencia a los agentes químicos que se presentan actualmente en el medio
ambiente de casi cualquier ciudad grande, debido sobre todo a la contaminación.
EL SISTEMA BICAPA
El sistema bicapa consiste en aplicar los pigmentos de aluminio junto con los de
color en una primera capa de pintura llamada “capa de base color”, recubriendo
luego todo con una capa de barniz transparente. Este sistema permite una mejor
orientación de las plaquetas de aluminio, mejores condiciones en la reparación y una
mayor protección gracias al recubrimiento con barniz.
Por su parte, el sistema monocapa siguió utilizándose sólo para los colores lisos,
que solamente contienen pigmentos de color.
Pero como sucede con cada adelanto técnico, no todo lo que surge de él son
ventajas. Un gran problema, que se reconoció como tal recién pasado un tiempo, fue
la gran cantidad de diluyentes orgánicos que se diseminaban en la atmósfera al
pintar. Cabe destacar que en pintura de base la proporción de estos diluyentes
llegaba al 85%.
Estos diluyentes orgánicos -hidrocarburos destilados del petróleo- son los que
brindan a estas pinturas la mayoría de sus ventajas, pero durante la aplicación y
luego, en el proceso de secado, se evaporan y estos vapores son causantes de la
contaminación ambiental (McBane, 1975)..
- 202 -
CAPITULO 13. ANEXOS
El gran crecimiento del parque automotor a nivel mundial de los últimos años y el
consecuente y alarmante aumento de los índices de contaminación demandaron que
se buscara una solución alternativa. Esta solución –sin dudas- fue el agua. Con la
utilización de agua como elemento principal en la composición de pinturas para
automóviles se ha dado un paso significativo a favor de la eliminación de la
contaminación ambiental producida por los disolventes orgánicos.
Cabe destacar que, para los talleres de reparación, la utilización de este tipo de
pintura no significa un cambio en los procedimientos de trabajo. Si bien constituye un
problema el mayor tiempo de secado necesario debido a que el agua tarda más en
evaporar que los destilados del petróleo, el secado puntual con aire a presión y la
utilización de lámparas de secado por rayos infrarrojos aceleran el proceso y
minimizan de este modo los aspectos negativos de esta tecnología.
EL FUTURO CERCANO
- 203 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Al inicio del pintado de los automóviles con la idea de mejorar los resultados de
corrosión sobre piezas pintadas se trabajó en la mejora de los procesos de
pretratamiento y en los procesos de pintura.
- 204 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Inicialmente se utilizaba para antes pintar los vehículos disolventes para efectuar la
limpieza de las carrocerías (tricloro etileno, percloroetileno, etc) con esto se
conseguía que la adherencia de la pintura al metal fuese correcta (Lorin, 1973).
- 205 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 206 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 207 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 208 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 209 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 210 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Procedimiento de análisis
A) La suciedad en origen de la bayeta de limpieza se puede ver en la
tabla13.4.
B) Medios utilizados.
• Banco de extracción PALL
• Estufa
• Balanza
• Sistema de contaje LEICA (Ordenador + Microscopia Leica)
- 211 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 212 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 213 -
CAPITULO 13. ANEXOS
- 214 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Minerales
Limadura
metálica
Bola de
soldadura
Figura 13.33. Fotos Filtro de Desengrase 1.
Comentarios:
50% partículas minerales (todas las tallas), 20% bolas de soldadura
(<150µm), 20% limaduras metálicas (todas las tallas) y 10% fibras.
- 215 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Orgánica
Limadura
metálica
Bola de
soldadura
Figura 13.35. Fotos filtro Desengrase 2.
Comentarios:
50% bolas de soldadura (< 150µm), 20% limaduras metálicas (de todos los
tamaños), 20% orgánicas (de todos los tamaños) y 10% fibras.
- 216 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Orgánico
Bola de
soldadura
Limaduras
metálicas
Figura 13.37. Fotos filtro D3.
Comentarios:
50% bolas de soldadura (< 150µm), 20% limaduras metálicas (de todos los
tamaños), 20% orgánicas (de todos los tamaños) y 10% fibras.
- 217 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de
soldadura
Limadura
metálica
Comentarios:
70% bolas de soldadura (< 150µm), 20% limaduras metálicas (de todos los
tamaños) y 10% fibras (y algunas orgánicas).
- 218 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de Fibra
soldadura
Comentarios:
70% bolas de soldadura (< 150µm), 20% limaduras metálicas de todos los
tamaños) y 10% fibras.
- 219 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Bolas de
soldadurai
Comentarios:
70% bolas de soldadura (< 150µm), 20% limaduras metálicas (<
200µm) y 10% fibras.
- 220 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de
soldadurai
Limadura
metálica
Comentarios:
70% bolas de soldadura (< 100µm), 20% limaduras metálicas (<150µm) y
10% fibras.
- 221 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Limadura
metálica
Bola de
soldadura
Comentarios:
70% bolas de soldadura (<100µm), 20% limaduras metálicas (<100µm) y
10% fibras.
- 222 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de
soldadura
Comentarios:
70% bolas de soldadura (< 100µm), 20% limaduras metálicas (<100µm) y
10% fibras.
- 223 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de
soldadura
Comentarios:
70% bolas de soldadura (< 100µm), 20% limaduras metálicas (<100µm) y
10% fibras.
- 224 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de
soldadura
Comentarios:
70% bolas de soldadura (< 100µm), 20% limaduras metálicas (<100µm),
10% fibras.
- 225 -
CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de
soldadurai
Comentarios:
70% bolas de soldadura (<100µm), 20% limaduras metálicas (<100µm),
10% fibras.
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CAPITULO 13. ANEXOS
Cuba de escurrido
Bola de
soldadura
Orgánico
Comentarios:
70% lodos orgánicos de origen desconocido (>100µm), 15% bolas de
soldadura (<100µm), 10% limaduras metálicas (<100µm), 5% fibras.
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
Etapa Cataforesis
Bolas de
soldadura
Cataforesis
Comentarios:
20% Cataforesis (todos los tamaños), 50% bolas de soldadura (<150µm),
15% limaduras metálicas (< 150µm), 10% orgánicas (masilla de Ensamblado
chapa) y 5% fibras.
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de
soldadura
Cataforesis
Comentarios:
20% Cataforesis (todos los tamaños), 50% bolas de soldadura (<150µm),
15% limaduras metálicas (< 150µm), 10% orgánicas (masilla de Ensamblado
chapa) y 5% fibras.
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CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de
soldadura
Limadura
metálica
Cataforesis
Comentarios:
10% Cataforesis (todos los tamaños), 50% bolas de soldadura (<150µm),
20% limaduras metálicas (< 150µm), 10% orgánicas (masilla de Ensamblado
chapa) y 10% fibras
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CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de
soldadura
Comentarios:
10% Cataforesis (todos los tamaños), 50% bolas de soldadura (<150µm),
20% limaduras metálicas (< 150µm), 5% orgánicas (masilla de Ensamblado
chapa) y 15% fibras
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CAPITULO 13. ANEXOS
Bola de
soldadura
Comentarios:
20% Cataforesis (todos los tamaños), 70% bolas de soldadura (<100µm) y
10% fibras
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CAPITULO 13. ANEXOS
Etapa 6 (ADR)
Metálico
Comentarios :
10% Cataforesis (todos los tamaños), 80% metálico (< 100µm) y 10%
fibras
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CAPITULO 13. ANEXOS
Figura 13.57. Foto del filtro de Agua desionizada en entrada Etapa 7 (ADN).
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
Se intentó llevar a cabo los tests con un grado de filtración de 18 micras en vez
de 45 micras y se observó que a través del filtro metálico de 18 micras absolutas
la pintura de cataforesis no pasaba por lo que se debe tener en cuenta que la
reducción en el grado de filtración no debería bajarse nunca a niveles de 20
micras absolutas.
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
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CAPITULO 13. ANEXOS
INCRUSTACIÓN
Figuras 13.59. Sin tratamiento los depósitos se forman en las superficies. El equipo
elimina la carga eléctrica estática de su superficie de las partículas y las partículas se
forman en la solución. Fuente: Trienxis tecnología S.L.
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CAPITULO 13. ANEXOS
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REDUCCIÓN DE PARTÍCULAS OCLUIDAS EN
CARROCERÍA CATAFORIZADA
EN UNA INSTALACIÓN DE
PINTURA DE AUTOMÓVILES
Autor:
Miguel Núñez Díaz
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