Guía Detallada: Cómo Calcular el Ciclo de Actualización para Electrodeposición

1. Ciclo de actualización

El ciclo de actualización (también conocido como ciclo de reemplazo o renovación) para el electrorecubrimiento se refiere al intervalo de tiempo durante el cual el líquido del baño, debido al consumo, las pérdidas por arrastre y el envejecimiento, requiere la adición de pintura fresca para mantener la estabilidad. Durante la operación de una línea de producción de electrorecubrimiento, la pintura se consume a medida que aumenta el área de la superficie del producto recubierto, lo que reduce el contenido de sólidos del baño. Se debe agregar pintura fresca regularmente, por turno, por hora o continuamente, para mantener el contenido de sólidos dentro de ±0.5%. Cuando la cantidad acumulada de pintura consumida (o agregada) es igual a la cantidad inicial de preparación del baño, esto se define como un ciclo de actualización. Un ciclo de actualización razonable asegura la calidad del recubrimiento mientras controla los costos de consumo por unidad.

Factores clave que afectan el ciclo de actualización:

1. Volumen de recubrimiento (producción): Una mayor producción conduce a un consumo más rápido y un ciclo de actualización más corto.

2. Tasa de consumo de pintura: Un mayor consumo por unidad acelera el reabastecimiento, acortando el ciclo.

3. Pérdidas por arrastre: La forma de la pieza de trabajo y el diseño del colgador afectan el arrastre; los sistemas de recuperación UF/RO pueden reducir las pérdidas.

4. Envejecimiento del líquido del baño: La evaporación del disolvente, la descomposición de la resina y la contaminación del pretratamiento aceleran el envejecimiento del baño, acortando su vida útil.

2. Fórmula de cálculo

El consumo de electrorecubrimiento por unidad (kg/m²) está estrechamente relacionado con el ciclo de actualización del líquido del baño. Un ciclo de actualización razonable optimiza el consumo y asegura la calidad del recubrimiento. La fórmula para calcular el ciclo de actualización en condiciones normales de producción es la siguiente:

$T_0=\frac{M_0}{M_1}$

Donde:

• T₀​: Cantidad inicial de pintura requerida para la preparación del baño (kg).

• M₁​: Consumo mensual de pintura (kg).

Fórmula de consumo por unidad

$\text{Consumo (kg/m²)}=\frac{\text{Densidad de la película seca}\times \text{Espesor de la película}}{\text{Contenido medio de sólidos}\times \text{Tasa de utilización del recubrimiento}\times (1-\text{Pérdida por calentamiento})}$

El consumo por unidad es un parámetro crítico en el electrorecubrimiento, que afecta directamente los costos de producción, la eficiencia de los recursos y la calidad del recubrimiento. Elegir un producto de electrorecubrimiento de bajo consumo ayuda a reducir los costos de recubrimiento.

3. Ejemplo de cálculo del ciclo de actualización

Ejemplo: Una línea de electrorecubrimiento de carrocerías de automóviles utiliza electrorecubrimiento catódico con una capacidad total del baño de 200 toneladas y un contenido de sólidos del 20%. La línea produce 200 vehículos diarios, cada uno con un área de recubrimiento de aproximadamente 100 m², operando 25 días al mes. Supongamos que la emulsión tiene un contenido de sólidos del 35%, la pasta de color tiene un contenido de sólidos del 58% y la proporción de mezcla es emulsión:pasta de color = 6:1. La pérdida por calentamiento es del 8%, la densidad de la película seca es de 1,25 g/cm³, el espesor medio de la película es de 20 μm y la tasa de utilización del recubrimiento es del 95%. Calcule el ciclo de actualización para el líquido del baño de esta línea electroforética.

Paso 1: Calcular el consumo por unidad para el recubrimiento de la carrocería del automóvil

Contenido medio de sólidos de la pintura:

$\text{Contenido medio de sólidos}=\frac{(35\mathrm{\%}\times 6+58\mathrm{\%}\times 1)}{7}=38.28\mathrm{\%}$

Consumo por unidad:

$\text{Consumo (kg/m²)}=\frac{1.25\text{g/cm³}\times 1000\times 20\text{μm}\times 10^{-6}}{38.28\mathrm{\%}\times 95\mathrm{\%}\times (1-8\mathrm{\%})}\approx 0.072\text{kg/m²}=72\text{g/m²}$

Consumo de pintura por vehículo:

$72\text{g/m²}\times 100\text{m²}=7200\text{g}=7.2\text{kg}$

Paso 2: Calcular la pintura inicial del baño y el consumo mensual

Contenido de sólidos inicial del baño:

$200\text{toneladas}\times 1000\times 20\mathrm{\%}=40,000\text{kg}$

Cantidad inicial de pintura:

$M_0=\frac{40,000}{38.28\mathrm{\%}}\approx 104,493\text{kg}\approx 104.5\text{toneladas}$

Consumo mensual de pintura (M1):

$72\text{g/m²}\times 100\text{m²}\times 200\text{vehículos}\times 25\text{días}=36,000\text{kg}=36\text{toneladas}$

Paso 3: Calcular el ciclo de actualización

$T_0=\frac{104.5}{36}\approx 2.9\text{meses}$

Consumo diario de pintura:

$\frac{36,000\text{kg}}{25\text{días}}=1,440\text{kg}$

• Pasta de color: ~205 kg

• Emulsión: ~1,234 kg

Por lo tanto, se deben agregar aproximadamente 205 kg de pasta de color y 1,234 kg de emulsión diariamente, con ajustes basados en los resultados reales de las pruebas de la proporción de pigmento a aglutinante.

4. Resumen

En la producción real de electrorecubrimiento, un ciclo de actualización largo es perjudicial para la estabilidad del líquido del baño. El electrorecubrimiento es adecuado para la producción continua de alto volumen, y un ciclo de actualización recomendado para la mayoría de las líneas es de 2 a 3 meses. Los ciclos que superan los 6 meses no son adecuados para el electrorecubrimiento. Por lo tanto, al diseñar una línea de electrorecubrimiento, el ciclo de actualización debe considerarse cuidadosamente. Para escenarios con ciclos más largos, el tamaño del baño debe diseñarse lo más pequeño posible, asegurando al mismo tiempo que se cumplan las condiciones de recubrimiento.