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INNOVACIONES: PRESENTE Y FUTURO
Como en muchas otras industrias de acabado de metales, la limpieza es un primer paso crucial también en el esmaltado: entre las soluciones para mantener esta operación eficaz, ecológica y a bajo costo se encuentra el desengrase de larga duración y baja temperatura Uniprep de Atotech.
El estancamiento de los precios de venta, el aumento de los costos de producción y las preocupaciones por la sostenibilidad ha aumentado la presión en los esmaltadores de porcelana para controlar costos y aumentar eficiencia en la producción.
Procesos que reduzcan costos y tiempo de mantenimiento, aumenten capacidad de producción y mejoren la calidad al mismo tiempo que reduzcan costos operativos, hacen que este objetivo sea alcanzable.
La limpieza adecuada de las piezas es el primer paso crucial de preparación para recibir muchos tipos de recubrimientos, incluido el esmalte de porcelana. Existen tecnologías que prolongan la vida útil del desengrase, mejoran el poder de desengrasado a lo largo de su vida útil y requieren temperaturas de trabajo más bajas. En este articulo cuantificamos los beneficios económicos, ambientales y de mejora de proceso reales tras una adecuada implementación de un desengrase de larga duración y baja temperatura.
Al igual que con otras industrias, los esmaltadores en el mercado de electrodomésticos deben controlar sus costos, sin comprometer la calidad o reducir el rendimiento. Para la industria de electrodomésticos, el precio de los productos terminados es muy sensible, lo que dificulta trasladar los mayores costos de producción al consumidor. El aumento de costos de producción se deriva de una serie de fuentes, que incluyen, pero no limitado a: mano de obra, precios de materiales, uso y precio de energía, volumen de rechazo y tratamiento de residuos.
En el esmaltado, como en muchas otras industrias de acabado de metales, la limpieza es un primer paso crucial en el proceso de producción.
Una limpieza adecuada promueve la correcta aplicación de los procesos posteriores y contribuye a obtener un acabado comercialmente aceptable. Los costos antes mencionados, todos ellos contribuyen directamente al coste total asociado a este proceso esencial.
El poder de limpieza de los desengrases típicos convencionales suele disminuir a medida que va trabajando ya que su carga de aceite y grasas emulsionadas va aumentando. Eventualmente, el poder de limpieza puede llegar a disminuir a un nivel de calidad inaceptable, que requerirá el cambio y nueva formulación del desengrase (Fig. 1).
Muchos costos, más allá del costo químico de reformulación de un
As vantagens dos produtos desengraxantes a baixa temperatura e longa duração
Como em tantos outros setores de acabamento de metais, a lavagem é o primeiro passo fundamental também na esmaltagem: entre as soluções para manter este trabalho eficaz, eco-sustentável e econômico, encontramos o desengraxante a baixa temperatura e longa duração Uniprep da Atotech.
Aestagnação dos preços de venda, o aumento dos custos de produção e a preocupação com a sustentabilidade aumentaram a pressão sobre os aplicadores de esmalte porcelanato para controlar os custos e aumentar a eficiência da produção. Os processos que reduzem custos e tempos de manutenção, aumentam a capacidade de produção e melhoram a qualidade, ao mesmo tempo que reduzem os custos operacionais, viabilizam este objetivo. A lavagem adequada das peças é o primeiro passo fundamental na preparação antes de receber diferentes tipos de revestimento, inclusive o esmalte porcelanato. Existem tecnologias que prolongam a vida útil do produto desengraxante, melhoram o seu poder desengraxante por toda a sua duração e requerem temperaturas de funcionamento mais baixas. Neste artigo, quantificamos as reais vantagens econômicas, ambientais e de melhoria do processo, após a aplicação correta de um desengraxante de longa duração e baixa temperatura. Assim como em outros setores, os esmaltadores do mercado de eletrodomésticos também devem controlar seus custos, sem comprometer a qualidade, nem reduzir o desempenho. Para a indústria de eletrodomésticos, o preço dos produtos acabados é muito sensível, o que dificulta repassar para os consumidores os custos de produção maiores. O aumento dos custos de produção decorre de uma série de causas, que incluem, mas não se limitam a: mão de obra, preço de material, consumo e custo de energia, volume de lixo e tratamento de resíduos. Na esmaltagem, como em muitos outros setores de acabamento de metais, a lavagem é o primeiro passo fundamental no processo de produção. A lavagem adequada favorece a aplicação correta das etapas sucessivas e contribui para um acabamento aceitável pelo mercado. Todos os custos acima contribuem diretamente para o custo total associado a este processo essencial. A eficácia de lavagem dos desengraxantes tradicionais comuns tende a diminuir com o uso, porque aumenta a sua carga de óleo e gordura emulsionados. Eventualmente, o poder desengraxante pode diminuir até um nível de qualidade inaceitável, o que exigirá a sua substituição e a nova formulação do produto desengraxante (fig. 1). A descontaminação do desengraxante anterior gera custos adicionais
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Fig. 1 - Ciclo de vida de desengrases convencionales.
nuevo desengrase, están asociados a los costos de mano de obra para cambio de la solución vieja incluyendo su limpieza de lodos y suciedad del tanque de proceso, así como la formulación de un desengrase nuevo. La depuración del desengrase viejo genera costes adicionales en productos químicos, mano de obra y gestión de residuos. Un costo menos obvio pero significativo, es la pérdida de productividad resultante al tener que detener la producción para realizar este tipo de actividades antes mencionadas. En un esfuerzo por controlar los costos asociados con la depuración del desengrase, los responsables de producción se encuentran presionados para reducir esta frecuencia de depuración. Una consecuencia involuntaria e indeseable por querer extender la vida útil del desengrase, es la disminución en el poder de limpieza, resultando en un mayor número de rechazo en la producción. Los desengrases químicos que utilizan procesos de limpieza de larga duración y baja temperatura, que realizan una degradación de aceite in situ, son una alternativa y solución para equilibrar estas demandas de control de costos sin comprometer el poder de limpieza o la calidad del acabado. La degradación del aceite in situ proporcionada por los desengrases a baja temperatura y de larga duración, extiende la vida útil del desengrase, un mayor y mejor poder de limpieza y un menor consumo de productos químicos, a la vez que facilita mejoras medioambientales y regulatorias. La degradación in situ, elimina la suciedad del sistema, devolviendo nuevamente al desengrase los componentes químicos críticos de limpieza haciéndolos disponibles otra vez para una nueva limpieza posterior; extendiendo la vida útil efectiva del desengrase.
Fig. 1 - O ciclo de vida dos desengraxantes tradicionais.
em termos de produtos químicos, mão-de-obra e gestão de resíduos. Um custo menos evidente, mas significativo, é a perda de produtividade resultante da necessidade de interromper a produção para realizar esse trabalho. Para tentar controlar os custos associados à descontaminação do produto desengraxante, os gerentes de produção são obrigados a reduzir a frequência dessa intervenção. Uma consequência involuntária e indesejável do fato de querer prolongar a vida útil do desengraxante é a diminuição do poder de limpeza, com consequente aumento da quantidade de descartes na produção. Os desengraxantes químicos que preveem processos de lavagem de longa duração e baixa temperatura que deterioram o óleo in situ são uma alternativa e são a solução para equilibrar esses requisitos de controle de custos sem comprometer a eficácia da limpeza, nem a qualidade do acabamento. A degradação do óleo in situ realizada por desengraxantes a baixa temperatura e longa duração prolonga a vida útil do produto, determina maior e melhor poder de limpeza e menor consumo de produtos químicos, ao mesmo tempo que facilita a melhoria das condições ambientais e regulatórias. A degradação in situ permite a remoção da sujeira do sistema, restituindo ao desengraxante os componentes químicos críticos para a lavagem, tornando-os novamente disponíveis para a lavagem sucessiva e prolongando a vida útil efetiva do desengraxante.
Estos beneficios se pueden cuantificar de varias maneras. Un método común para monitorear la disminución de poder de limpieza de un desengrase, así como para estimar los costos de tratamiento de residuos, es la determinación de la demanda química de oxígeno (DQO). La DQO (COD en inglés) mide el contenido de compuestos orgánicos en solución, que incluye tanto los componentes del producto químico de limpieza como la suciedad eliminada y acumulada durante el desengrasado de piezas. La suciedad superficial de la pieza entra en el desengrase, provocando un aumento en la DQO. Este aumento de DQO es una medida directa de la carga de suciedad y, como se ve en la Figura 1, una medida indirecta del poder de limpieza. La degradación del aceite in situ proporcionada por los desengrases de baja temperatura y de larga duración, disminuirá esta carga de suciedad, medida por la DQO, lo que extenderá la vida útil efectiva del desengrase. Como se ilustra a continuación, la degradación del aceite in situ redujo los valores de DQO en comparación con un limpiador convencional, operado bajo mismos parámetros de trabajo: tiempo, concentración y carga de suciedad (Fig. 2). Después de nueve semanas de trabajo, el valor de la DQO del desengrase de baja temperatura y larga duración fue un 46% más bajo que el valor del desengrase convencional. El valor de la DQO del desengrase convencional fue aumentando constantemente durante el tiempo de la prueba. Mientras que el valor de la DQO en el desengrase de baja temperatura y de larga duración comenzó a estabilizarse después de tres semanas; alcanzando condiciones casi Estas vantagens podem ser quantificadas de várias maneiras. Um método comum para monitorar a redução do poder de limpeza de um desengraxante e para estimar os custos do tratamento dos resíduos é a determinação da demanda química de oxigênio (DQO). A DQO (COD em inglês) quantifica o teor de compostos orgânicos na solução, que inclui tanto os componentes do produto químico de lavagem, quanto a sujeira removida e acumulada durante o desengorduramento das peças. A sujeira superficial da peça é incorporada pelo desengraxante causando um aumento da DQO. Este aumento é uma medida direta da carga de sujeira e, como visto na Figura 1, uma medida indireta do poder de limpeza. A degradação do óleo in situ efetuada por desengraxantes a baixa temperatura e longa duração irá reduzir esta carga de sujeira, medida pela DQO, prolongando assim a vida útil do desengraxante. Como ilustrado abaixo, a degradação do óleo in situ reduziu os valores de DQO em comparação com um agente desengraxante convencional, aplicado com os mesmos parâmetros operacionais: tempo, concentração e quantidade de sujeira (fig. 2). Após 9 semanas de utilização, o valor da DQO do desengraxante a baixa temperatura e longa duração era 46% menor que o valor do desengraxante convencional. O valor da DQO do desengraxante convencional aumentou constantemente durante o período de prova, enquanto o da DQO do desengraxante a longa duração e baixa temperatura começou a se estabilizar após 3 semanas, atingindo condições quase estáveis nas semanas 6-9.
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Fig. 2 - DQO vs tiempo. Fig. 2 - DQO vs tempo.
estables durante las semanas 6 a 9. Después de nueve semanas, el desengrase de larga duración y baja temperatura tenía un valor DQO igual al valor del limpiador convencional a la cuarta semana. Teniendo en cuenta que el poder de limpieza disminuye a medida que aumenta la carga de suciedad y que la DQO es una medida indirecta de la carga de suciedad, se deduce que la reducción en el valor de la DQO proporcionado por el desengrase de larga duración y baja temperatura da como resultado un rendimiento de limpieza mejorado durante un período de tiempo prolongado (Fig. 3). La mejora en el poder de limpieza resultante por la degradación del aceite in situ, quedó demostrada al cuantificar el porcentaje de aceite eliminado por el desengrase cuando era nuevo y nuevamente después de seis semanas de trabajo continuo. Se prepararon paneles con pesos de aceite conocidos. Al pesar los paneles antes y después de la limpieza, permitió calcular la eficiencia de limpieza, expresada como porcentaje de aceite eliminado (Tabla 1).Los datos de la Tabla 1 demuestran claramente que ambos desengrases tanto el Uniprep como el convencional, fueron muy efectivos cuando estos eran nuevos. Pasadas seis semanas de trabajo, el poder de limpieza del desengrase de larga duración y baja temperatura no cambió, mientras que el rendimiento del desengrase convencional disminuyó en más del 50%.
Após 9 semanas, o desengraxante a baixa temperatura e longa duração tinha um valor DQO igual ao do desengraxante tradicional na semana 4. Considerando que o poder de limpeza diminui com o aumento da carga de sujeira e que a DQO é uma medida indireta da carga de sujeira, segue-se que a redução do valor de DQO fornecido pelo desengraxante de longa duração e a baixa temperatura se traduz em melhor desempenho de lavagem por um longo período de tempo (fig. 3). A melhora do poder de limpeza resultante da degradação do óleo in situ foi demonstrada pela quantificação da porcentagem de óleo removida pelo desengraxante quando era novo e, novamente, após 6 semanas de utilização contínua. Foram preparados painéis onde o peso do óleo era conhecido. Pesando os painéis antes e depois da lavagem foi possível calcular a eficiência de limpeza, expressa em porcentagem de óleo removido (tabela 1). Os dados da tabela 1 mostram claramente que, tanto o Uniprep, quanto o desengraxante tradicional foram muito eficazes quando novos. Após 6 semanas de utilização, o poder de limpeza do desengraxante a baixa temperatura e longa duração não mudou, enquanto que o desempenho do desengraxante convencional diminuiu mais de 50%.
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Fig. 3 - Ciclo de vida del desengrase Uniprep. Fig. 3 - O ciclo de vida do desengraxante Uniprep.
Con desengrases alcalinos acuosos convencionales, la capacidad para emulsionar aceites disminuye a medida que aumenta su carga de suciedad, lo que resulta en la separación por fases y acumulación de aceite flotando en la superficie del desengrase. Cuando esto sucede, los aplicadores suelen considerar la introducción de costosos equipos para retirar/separar mecánicamente estos aceites flotantes. La degradación del aceite que se produce en los desengrases de baja temperatura y larga duración elimina este aceite del sistema, minimizando el aceite flotante y haciendo innecesario el equipo de separación de aceite. La reducción de aceite de la superficie flotante se puede observar en las siguientes imágenes. Se utilizó un desengrase convencional y un limpiador de baja temperatura y larga duración en las mismas condiciones de funcionamiento durante seis semanas, momento en el cual se retiró la solución de cada tanque y se dejó reposar sin agitación durante una hora (Fig. 4). Como se puede observar, el desengrase de baja temperatura y larga duración contiene siete veces menos aceite flotante que el limpiador convencional. Se puede ver un ejemplo adicional (Fig. 5 y 6), donde en el desengrase convencional la superficie del limpiador está totalmente cubierta de aceite flotante, mientras que la superficie del limpiador de larga duración y baja temperatura está cubierta en menos del 20%.
Caso de estudio
Una gran instalación de electrodomésticos OEM, que procesa alrededor de 7 millones de metros cuadrados/mes con cuatro líneas de limpieza (tres para esmaltado y una para pintura), transformada de sistema de limpieza convencional a sistema de limpieza a baja temperatura y de larga duración. Los parámetros y condiciones de la línea de proceso fueron monitoreados y documentados minuciosamente durante seis Com os desengraxantes alcalinos tradicionais à base de água, a capacidade de emulsionar os óleos diminui com o aumento da sua carga de sujeira, com a consequente separação de estágios e acúmulo de óleo flutuando na superfície do desengraxante. Quando isso acontece, os aplicadores geralmente avaliam a introdução de dispositivos caros para remover/separar mecanicamente esses óleos flutuantes. A degradação do óleo que ocorre com o desengraxante a baixa temperatura e longa duração permite a remoção deste óleo do sistema, minimizando o óleo flutuante e tornando os dispositivos de separação de óleo supérfluos. A redução do óleo flutuante da superfície é visível nas imagens a seguir. Um desengraxante tradicional e um desengraxante a baixa temperatura e longa duração foram usados nas mesmas condições de operação por 6 semanas. Depois disso, a solução foi retirada de cada banho e deixada em repouso sem agitação por uma hora (fig. 4). Como pode-se ver, o desengraxante a baixa temperatura e longa duração contém 7 vezes menos óleo flutuante do que o desengraxante tradicional. Outro exemplo pode ser visto nas figs. 5 e 6, onde com o desengraxante tradicional a superfície do produto é completamente coberta de óleo flutuante, enquanto menos de 20% da superfície do desengraxante a baixa temperatura e longa duração está coberta.
Case study Uma grande fábrica de equipamento original (OEM) de eletrodomésticos, que trata cerca de 7 milhões de m²/mês com 4 linhas de lavagem (3 para esmaltagem e uma para a pintura) foi convertida de um sistema de lavagem tradicional, para um sistema de lavagem a baixa temperatura e longa duração. Os parâmetros e condições da linha de processo foram monitorados atentamente e documentados por seis
INICIO PESO DE LOS PANELES (gramos)
DESPUÉS DE APLICACIÓN DE ACEITE Y SECADO
DESPUÉS DE DESENGRASADO PODER DE DESENGRASADO (% aceite eliminado)
EDAD DEL DESENGRASE (semanas)
DESENGRASE CONVENCIONAL
DESENGRASE UNIPREP
DESENGRASE CONVENCIONAL
70,0799
72,8011
60,6609 73,1298
72,8507
60,6712
DESENGRASE UNIPREP
60,7530 60,7723
Tabla 1: Aceite eliminado después del desengrasado.
73,0845
72,8059
60,6666 90,6
90,3
44,7 1
1
6
60,7546 91,7 6
Tabela 1: Óleo removido após o desengorduramento.
meses, antes y después de la conversión. El OEM identificó y cuantificó los beneficios en varias áreas clave; incluyendo la reducción del impacto ambiental, la mejora de la eficiencia del proceso y la reducción de costos en general. Antes de la conversión, los tanques de limpieza requerían vaciarse cada ocho a diez semanas. Después de la conversión, la vida media del baño aumentó un 128%. Se observaron y documentaron los siguientes beneficios por parte del OEM.
Impacto medioambiental
La mayor vida útil del desengrase lograda por la degradación in situ eliminó 14 vertidos de desengrases en el transcurso de un año, lo que eliminó la necesidad de depurar y gestionar 290.340 Litros de desengrase viejo. Además, el rendimiento del desengrase se mantuvo constante a lo largo del tiempo, permitiendo temperaturas de trabajo más bajas dando como resultado más de 40.000 US$ en ahorro de energía. Este menor consumo de gas natural de calefacción redujo las emisiones de CO2 en 440 toneladas métricas al año. Al mismo tiempo, se mejoraron las condiciones laborales de los empleados ya que se eliminaron los malos olores antes presentes cuando el limpiador convencional se saturaba de aceite.
Eficiencia mejorada
Una mayor vida útil del desengrase resultó en menos actuaciones de mantenimiento y limpieza, lo que ahorró 672 horas de mano de obra asociadas con proceso de vertido de los desengrases ya agotados y la limpieza de los tanques de proceso. Una menor carga de aceite redujo la frecuencia de limpieza del filtro a una vez por semana, mientras que el limpiador convencional requería una limpieza del filtro de dos o tres veces por semana. meses, antes e depois da conversão. O fabricante OEM identificou e quantificou as vantagens em várias áreas-chave, incluindo a redução do impacto ambiental, a melhoria da eficiência do processo e a redução geral de custos. Antes da conversão, os tanques de lavagem precisavam ser esvaziados a cada 8-10 semanas. Após a conversão, a vida média do banho aumentou 128%. As seguintes vantagens foram observadas e documentadas pelo fabricante OEM.
Impacto ambiental A vida útil prolongada do desengraxante obtida pela degradação in situ eliminou 14 descargas de desengraxante no prazo de um ano, eliminando a necessidade de purificar e gerenciar 290.340 litros do desengraxante velho. Além disso, o desempenho do desengraxante manteve-se constante ao longo do tempo, permitindo temperaturas de funcionamento mais baixas com consequente economia de energia superior a 40 mil dólares (cerca de 38 mil euros). Este menor consumo de gás natural para aquecimento reduziu as emissões de CO2 em 440 toneladas por ano. Ao mesmo tempo, as condições de trabalho dos funcionários melhoraram, pois foi eliminado o mau cheiro causado pelo desengraxante tradicional, quando saturado com óleo.
Melhor Eficiência O aumento da vida útil do desengraxante resultou em menos trabalho de manutenção e limpeza, o que possibilitou a economia de 672 horas de mão de obra para o processo de descarga dos desengraxantes usados e a limpeza dos tanques de processo. Uma carga de óleo menor reduziu a frequência de limpeza do filtro para uma vez por semana, enquanto o desengraxante tradicional exigia a limpeza do filtro duas a três vezes por semana.
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Fig. 4 - El desengrase de baja temperatura y larga duración Uniprep (derecha) contiene siete veces menos aceite flotante que el limpiador convencional (izquierda).
Fig. 4 - O desengraxante a baixa temperatura e longa duração Uniprep (à direita) contém 7 vezes menos óleo flutuante que o desengraxante tradicional (à esquerda).
Fig. 5 y 6 - En el desengrase convencional la superficie del limpiador está totalmente cubierta de aceite flotante (a la izquierda), mientras que la superficie del limpiador de larga duración y baja temperatura está cubierta en menos del 20% ( a la derecha). Fig. 5 e 6 - Com o desengraxante tradicional, a superfície do desengraxante é completamente coberta por óleo flutuante (à esquerda), enquanto a superfície do desengraxante a longa duração e baixa temperatura é coberta menos de 20% (à direita).
Uso químico
La química de los desengrases se consume de dos maneras; química necesaria para la formulación del desengrase y reposición para el mantenimiento de concentración. La implementación de desengrases de larga duración y baja temperatura redujo ambos tipos de consumo. La reducción en la reformulación de nuevos desengrases ahorró más de 11.500 Litros de desengrase concentrado. Como hemos señalado anteriormente, la degradación del aceite in situ hace que los aditivos químicos críticos del desengrase vuelvan a estar disponibles para su uso posterior dentro del propio desengrase, lo que reduce el consumo de química de desengrase concentrado. En este estudio, las adiciones diarias por mantenimiento de desengrase se redujeron en un 18,2 %, ahorrando 78.168 Litros adicionales al año. Los desengrases de baja temperatura y larga duración son una tecnología comprobada y que proporciona numerosos beneficios que pueden reducir el costo y el impacto ambiental asociados con el proceso de limpieza del acabado de metales. Los ahorros anuales totales (productos químicos, energía y mano de obra) enumerados anteriormente superaron los 270.000 US$ (unos 256.000 euros)1 .
1 El presente artículo técnico fue elaborado en octubre del 2016 a costes operativos (energía, mano de obra, materia prima, etc.) de dicho año y que son los que aparecen aquí reflejados. Uso químico O consumo da química dos desengraxantes ocorre de duas maneiras: a química necessária para a formulação do desengraxante e a reposição para manter a concentração. A aplicação de um desengraxante de longa duração e baixa temperatura reduziu os dois tipos de consumo. A redução da reformulação de novos desengraxantes permitiu economizar mais de 11.500 litros de concentrado desengraxante. Conforme descrito acima, a degradação do óleo in situ disponibiliza novamente os aditivos químicos desengraxantes críticos para uso posterior dentro do próprio desengraxante, reduzindo o consumo de produtos químicos desengraxantes concentrados. Neste estudo, as reintegrações diárias para a manutenção do desengraxante foram reduzidas 18,2%, uma economia de mais 78.168 litros por ano. Os desengraxantes a baixa temperatura e longa duração são uma tecnologia comprovada e oferecem inúmeras vantagens que podem reduzir os custos e o impacto ambiental associados ao processo de lavagem para o acabamento de metais. A economia anual total (produtos químicos, energia e mão-de-obra) indicada acima ultrapassa os 270 mil dólares (cerca de 256 mil euros)1 .
1 Este artigo foi elaborado em outubro de 2016 com os custos operacionais (energia, mão de obra, matéria-prima, etc.) relativos àquele ano e são os que aparecem aqui mencionados.
