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Facultad Experimental de Ciencias y Tecnología.
PROYECTO DE PASANTIAS
Estudio de los factores que inducen a la formación de espumas durante el proceso productivo de pinturas
Bachiller: Tutor académGabriela Camacaro CI: 17.942.540 Tutor Industria
Universidad de Carabobo.Facultad Experimental de Ciencias y Tecnología.
Departamento de Química.
PROYECTO DE PASANTIAS
Estudio de los factores que inducen a la formación de espumas durante el proceso productivo de pinturas emulsionadas Clase C.
Bachiller: Tutor académGabriela Camacaro Dr. Juan Carlos PereiraCI: 17.942.540 Tutor Industria Lic. Hugo Parra
Abril, 2012.
Estudio de los factores que inducen a la formación de espumas durante el proceso
Bachiller: Tutor académico:Dr. Juan Carlos Pereira
CI: 17.942.540 Tutor Industrial: Lic. Hugo Parra
1. Organigrama de la empresa
2. VisiónServir a nuestros consumidores, suministcalidad, para la protección y decoración de superficies, buscando la plena satisfacción de sus expectativas, el bienestar y crecimiento de nuestros trabajadores, la atención a los intereses de nuestros accionistas y contribuyendo al desarr
3. MisiónSeremos la mejor opción en el mercado de recubrimientos donde actuemos.
4. Marco Teórico.
Pintura. Generalidades.
Las pinturas o revestimientos mezclas complejas de materiales solidos, básicamente pigmentos mas algunos otros componentes, los cuales están dispersos en un aglutinante resinoso, y son utilizados para cubrir, proteger y decorar superficies; estastransforman en películas solidas con propiedades especificas mediante una serie de procesos físicos y/o químicos, entre los cuales se pueden observar la evaporación de solventes, la oxidación, la coalescenciade algunos de los componentes. ([1]
Organigrama de la empresa Venezolana de Pinturas, C.A.
Servir a nuestros consumidores, suministrándoles soluciones integrales, innovadoras y de calidad, para la protección y decoración de superficies, buscando la plena satisfacción de
el bienestar y crecimiento de nuestros trabajadores, la atención a los intereses de nuestros accionistas y contribuyendo al desarrollo sostenible de la comunidad.
Seremos la mejor opción en el mercado de recubrimientos donde actuemos.
Las pinturas o revestimientos orgánicos, son términos utilizados para designar mezclas complejas de materiales solidos, básicamente pigmentos mas algunos otros componentes, los cuales están dispersos en un aglutinante resinoso, y son utilizados para cubrir, proteger y decorar superficies; estas mezclas, al aplicarse sobre una superficie, se transforman en películas solidas con propiedades especificas mediante una serie de procesos físicos y/o químicos, entre los cuales se pueden observar la evaporación de
coalescencia y la polimerización vía entrecruzamiento de algunos de los componentes. ([1], [2])
innovadoras y de calidad, para la protección y decoración de superficies, buscando la plena satisfacción de
el bienestar y crecimiento de nuestros trabajadores, la atención a los ollo sostenible de la comunidad.
, son términos utilizados para designar mezclas complejas de materiales solidos, básicamente pigmentos mas algunos otros componentes, los cuales están dispersos en un aglutinante resinoso, y son utilizados para
mezclas, al aplicarse sobre una superficie, se transforman en películas solidas con propiedades especificas mediante una serie de procesos físicos y/o químicos, entre los cuales se pueden observar la evaporación de
entrecruzamiento químico
Pintura emulsionada arquitectónica.
Es un sistema de dos fases formado por dos líquidos no miscibles, uno de los cuales (fase discontinua) es dispersado en el otro (fase continua) en forma de glóbulos. Se llaman pinturas emulsionadas a un grupo de pinturas diluibles con agua que se emplean en la industria de la construcción. [3]
Las pinturas emulsionadas cumplen diversas funciones arquitectónicas, además de protección se utilizan para el embellecimiento de la superficie. En los muros de exterior los recubrimientos se aplican para proteger la superficie contra influencias dañinas de la intemperie y del medio ambiente, así como también para darles un efecto decorativo. Las paredes interiores se recubren con el fin del darles un efecto decorativo, además para respetar una exigencia de higiene [3].
Componentes de una pintura emulsionada.
Pigmentos: Es la materia prima que da la propiedad cubriente o de color. Existen dos tipos de pigmentos, pigmentos primarios y pigmentos secundarios.
Pigmentos primarios: son los pigmentos blancos con índice de refracción de 1.7 o mayores, entre ellos se encuentran el Dióxido de Titanio, el oxido de zinc, entre otros. El Dióxido de Titanio (TiO2), es el pigmento blanco más importante, se comercializa en dos formas cristalinas, como anastasia y como rutilo que es la másestable, se utiliza ampliamente en pinturas de exteriores y también en esmaltes y lacas. Una pintura blanca común de exteriores contiene alrededor de 60% de pigmento, del cual 20% es TiO2.[4]
Pigmentos secundarios: también llamados cargas o extendedores, son pigmentos funcionales inertes no cubrientes, no poseen capacidad de ofrecer opacidad a una película. Sin embargo, son económicos y se utilizan para mejorar funciones específicas de los recubrimientos, pueden aportar flexibilidad y/o impermeabilidad a la película, reforzar su estructura favoreciendo la resistencia a la interpedie, etc. Estos pigmentos se caracterizan por su índice de refracción (entre 1,45 y 1,70) y su color (blancos, casi blancos o incoloros). Los mas utilizados son: Sulfato de Bario, Carbonato de Calcio natural, Sulfato de Calcio deshidratado, Silicato de Aluminio, Silicato de Magnesio, entre otros.[5]
Vehículo: Se denomina vehículo al conjunto que forman el aglutinante, ligante, o formador de la película con el líquido o disolvente. Es la parte líquida de la pintura. El aglutinante es una resina o polímero de alto peso molecular plastificado, responsable de la formación de la película que quedará sobre la superficie pintada. De él depende la resistencia química de la pintura. Su misión es mantener juntas las partículas de los pigmentos y que permanezcan en la superficie. La fluidez de la pintura permite la penetración en poros y resquicios difíciles. Esta fluidez se consigue disolviendo la resina en el disolvente adecuado o consiguiendo suspensiones coloidales del pigmento y del aglutinante en un disolvente. Se utilizan como disolventes: agua, parafinas, terpenos, hidrocarburos aromáticos, alcoholes, ésteres, cetonas, éteres, nitroalcanos, cloroalcanos, etc. [6].
Existen diferentes tipos de resinas, como resinas acrílicas, vinil acrílicas, estireno acrílicas, estas son las más importantes, y confieren diferentes propiedades a las pinturas emulsionadas.
Aditivos: tienen diferentes funciones en las pinturas, los diferentes tipos de aditivos utilizados se describen a continuación:
Agentes Humectantes y Dispersantes: Son agentes tensoactivos que reducen la tensión interfacial entra la fase liquida y la superficie solida, su función consiste en incorporar las cargas y los pigmentos en el sistema acuoso, optimizar su dispersión y estabilizarla. Estos aditivos también pueden actuar como dispersante. Los aditivos humectantes y dispersantes tienen grupos afines al pigmento con los que se adhieren a la superficie del pigmento, muchas veces se trata de grupos ácidos o amínicos. En la adsorción en la superficie del pigmento compiten el solvente, el ligante y el aditivo, por este motivo el dispersante debe tener una compatibilidad limitada dentro del sistema para adsorberse de forma preferente en la superficie del pigmento [3].
Agentes antiespumantes y desespumantes: Un desespumante que detienen la formación de espuma o rompen la burbuja inmediatamente después de formada, mientras que un antiespumante evita la formación de espuma, es decir nunca se forma alguna burbuja. Consisten en una mezcla líquida de compuestos hidrófobos en vehículos orgánicos, contienen autoemulsificantes y estabilizadores de emulsión que permiten una fácil distribución [3].
Antiespumantes de aceite mineral: Se componen de aproximadamente 80% de aceite portador y 15% de sustancia sólida hidrofóbica. El restante 5% corresponde a emulsionantes y otros agentes. Los aceites empleados son generalmente mezcla de aromáticos y parafínicos o simplemente parafínicos, si bien los primeros tienden a ser eliminados, ya que pueden causar un amarilleamiento prematuro de la película de pintura, y por otra parte, pueden resultar fisiológicamente nocivos por su elevado contenido en hidrocarburos aromáticos policíclicos. Las partículas hidrofóbicas son las que ejercen una influencia decisiva sobre la eficacia desespumante. Como partículas hidrofóbicas se utilizan estearatos metálicos, derivados de ácidos grasos y, preferentemente, ácidos silícicos hidrofóbicos
Antiespumantes de silicona: Debido a su contenido en silicona son más caros que los aceites minerales y se utilizan preferentemente en sistemas de alta calidad. Se trata mayoritariamente de emulsiones de aceites de silicona fuertemente hidrofóbicas, tales como dimetilpolisiloxanos y dimetilpolisiloxanos modificados con poliéter. Los antiespumantes de silicona pueden combinarse también con partículas hidrofóbicas para mejorar y aumentar la eficacia antiespumante. La principal ventaja de los antiespumantes de silicona frente a los de aceite mineral consiste en que no reducen el brillo en sistemas de alto brillo y no influyen en la admisión de color cuando se añaden tintes o pastas de color.
Espesantes: Son resinas solubles en agua, muy viscosas que se usan en pequeñas cantidades en la produccion de pinturas emulsionadas como espesantes.
Espesantes celulósicos: son polímeros que poseen excelentes propiedades tixotrópicas (propiedad de algunos geles de transformarse en solución mediante agitación violenta, y transformarse en gel al dejarlos en reposo) y se disuelven en agua, observándose un aumento sustancial en la viscosidad de la solución. El fenómeno químico consiste en el desenrollamiento de las cadenas de polímero disueltas, estas se hidratan y se entrelazan asumiendo una propiedad viscoelástica[8].
Espesantes asociativos: son aquellos que se asocian con todas las materias primas presentes en la formulación de la pintura, los mecanismos de asociación ocurren a través de dos grupos hidrofóbicos pendientes que se encuentran en la estructura del espesante; se asocian en solución acuosa y forman agregados similares a las micelas formada por surfactantes, estos agregados se entrecruzan de manera intermolecular [8].
Suavizadores de agua: son pirofosfatos, metafosfatos en forma de sales de sodio y de potasio que aumentan su eficacia con la longitud de la cadena, tienen una acción contraria a la influencia negativa de la dureza del agua. Actúan como secuestrante de metales elementos alcalino-térreos [7].
Biocidas: son sustancias utilizadas para proteger contra la contaminación y el deterioro ocasionado por los microorganismos. Los efectos que el crecimiento microbiano puede ejercer en una pintura son varios, entre los que destacamos principalmente pérdida de viscosidad, cambios de pH, formación de gases, malos olores, decoloración y crecimiento visible en superficie [7].
Aditivos reológicos: los agentes auxiliares reológicos en la pinturas de emulsión influyen sobre una serie de propiedades como viscosidad, consistencia, retención de agua, tiempo abierto, nivelación, recubrimiento de bordes, resistencia al deslizamiento, comportamiento de sedimentación, estabilidad de almacenamiento, resistencia al agua, brillo, resistencia durante la aplicación con brocha, salpicado durante la aplicación con rodillo, lavabilidad y resistencia al frote [3].
Agentes coalescentes: son plastificantes, que facilitan el flujo y la unión de las partículas de látex, se utilizan para favorecer la formación de la película de pintura, generalmente son disolventes de bajo peso molecular.
Ajustadores de pH: son álcalis o ácidos que se agregan a las pinturas para hacerlas mas estables. [3]
Fabricación de pinturas emulsionadas arquitectónicas.
De manera resumida, el proceso de fabricación de pinturas emulsionadas arquitectónicas se puede explicar de la siguiente manera: la materia prima llega al lugar de fabricación del producto, después de verificar que cumple con las especificaciones de calidad es recibida y llevada a los almacenes para iniciar el proceso, el primer paso se inicia con la adición de agua, amoniaco y agentes dispersantes a un estanque de premezcla. Posteriormente, se adicionan los pigmentos y agentes extensores. Una vez realizada la premezcla, y dependiendo del tipo de pigmento, el material pasa a través de un equipo especial de molienda, donde ocurre la dispersión y luego se transfiere a un estanque de mezclamiento con agitación. En éste se incorporan las resinas y los plastificantes, seguidos de preservantes y antiespumantes y finalmente la emulsión de resina.
Por último, se agrega el agua necesaria para lograr la consistencia deseada. Luego de mezclar todos los ingredientes, el producto obtenido es filtrado para remover pigmentos no dispersos (mayores a 10 mm), siendo posteriormente envasado en tarros y embalado.Normalmente sólo los esmaltes en base agua pasan por equipos de molienda; los látex y pastas se dispersan y terminan en estanques de mezclamiento.muestra un diagrama del proceso de fabricación:
Figura N° 1: Diagrama del proceso de fabricación de pinturas emulsionadas arquitectónicas.
Control de Calidad
Las cualidades que se le existen parámetros rápidos y sencillos que aportanpintura, los más importantes para este trabajo son:
Viscosidad: se mide en una copa Ford o en un de un producto de alta viscosidad o siempre comparables la temperatura de la pintura debe estar a 25°C.normas COVENIN, la viscosidad adecuada para una pintura emulsionada Classe encuentra entre 85 y 95 KU (Unidades de Krebs)
Finura de molienda: se mide con el Grindometroproceso de dispersión, se habrá comprobado que el resultado es correcto. Tiene una alta influencia sobre el brillo, puesto que si las partículas la película de pintura, matizan el aspecto.adecuada para una pintura emulsionada Clase C se encuentra entr(0 Hegman = Tamaño de grano 100 µm; 8 Hegman = Tamaño de grano 0 µm
Por último, se agrega el agua necesaria para lograr la consistencia deseada. Luego de es, el producto obtenido es filtrado para remover pigmentos no
dispersos (mayores a 10 mm), siendo posteriormente envasado en tarros y embalado.Normalmente sólo los esmaltes en base agua pasan por equipos de molienda; los látex y
minan en estanques de mezclamiento. En la siguiente figura se muestra un diagrama del proceso de fabricación:
Figura N° 1: Diagrama del proceso de fabricación de pinturas emulsionadas
Las cualidades que se le suponen a una determinada pintura deben ser comprobadasy sencillos que aportan información sobre las cualidades de una
importantes para este trabajo son:
Viscosidad: se mide en una copa Ford o en un Viscosímetro de Stormer, si se trata de un producto de alta viscosidad o tixotrópico. Para que los resultados sean siempre comparables la temperatura de la pintura debe estar a 25°C.normas COVENIN, la viscosidad adecuada para una pintura emulsionada Classe encuentra entre 85 y 95 KU (Unidades de Krebs)
: se mide con el Grindometro o barra Hegman. Previamente, el proceso de dispersión, se habrá comprobado que el resultado es correcto. Tiene una alta influencia sobre el brillo, puesto que si las partículas más grandes sobresalen de la película de pintura, matizan el aspecto. Según las normas COVENIadecuada para una pintura emulsionada Clase C se encuentra entre 30 Hegman = Tamaño de grano 100 µm; 8 Hegman = Tamaño de grano 0 µm
Por último, se agrega el agua necesaria para lograr la consistencia deseada. Luego de es, el producto obtenido es filtrado para remover pigmentos no
dispersos (mayores a 10 mm), siendo posteriormente envasado en tarros y embalado.Normalmente sólo los esmaltes en base agua pasan por equipos de molienda; los látex y
En la siguiente figura se
Figura N° 1: Diagrama del proceso de fabricación de pinturas emulsionadas
suponen a una determinada pintura deben ser comprobadas, e las cualidades de una
de Stormer, si se trata . Para que los resultados sean
siempre comparables la temperatura de la pintura debe estar a 25°C. Según las normas COVENIN, la viscosidad adecuada para una pintura emulsionada Clase C
. Previamente, el proceso de dispersión, se habrá comprobado que el resultado es correcto. Tiene una
grandes sobresalen de Según las normas COVENIN, la finura
e 3 y 7 Hegman. 0 Hegman = Tamaño de grano 100 µm; 8 Hegman = Tamaño de grano 0 µm )
Densidad: proporciona información sobre la cantidad de pigmentos y cargas que componen la pintura, define el peso específico de la misma. La densidad adecuadapara una pintura emulsionada Clase C según las Normas COVENIN, esta entre 4,60 y 5 Kg/Gal.
pH: determina la estabilidad de la pintura terminada, un correcto valor de pH ayudaa la correcta activación del espesante asociativo, manteniendo también el buen cuerpo de la pintura. Según las Normas COVENIN, un pH adecuado para una pintura clase C, se encuentra dentro del rango 8,5 – 10.
4.1 Tipo de investigaciónLa investigación se considera de campo, ya que los datos primarios de la misma
fueron recopilados en el laboratorio de Desarrollo y Aplicaciones de la Empresa Venezolana de Pinturas C.A, donde se realizaron pruebas utilizando la materia prima para la fabricación de pinturas emulsionadas sin ser modificadas, y basándonos en Sabino [13]una investigación de campo, “se basa en informaciones o datos primarios obtenidos directamente de la realidad para cerciorarse de las verdaderas condiciones en que se han conseguido sus datos, haciendo posible su revisión o modificación en el caso de que surjan dudas respecto a su calidad”.
4.2 Diseño de la investigación
El diseño de la investigación, según Hernández [11], “Es la estrategia que adopta el investigador para responder al problema planteado, definiendo y justificando el tipo de investigación de acuerdo a la estrategia a emplear”.
Durante el desarrollo de esta investigación, varios antiespumantes utilizados en la fabricación de pinturas emulsionadas en la Empresa Venezolana de Pinturas C.A., fueron sometidos a pruebas físicas para observar su comportamiento variando su concentración y la presencia de algunos otros componentes.
4.3 Nivel de la investigaciónEl nivel se definió como descriptivo, ya que, según Arias [10] “consiste en la
caracterización de un hecho, objeto, fenómeno, individuo o grupo, con el fin de establecer su estructura o comportamiento”, siendo en este caso el objeto de estudio los diferentes antiespumantes utilizados en la fabricación de pinturas emulsionadas en la Empresa Venezolana de Pinturas C.A., para definir su desempeño y la verdadera necesidad de uso.
4.4 PoblaciónSegún Morles, (1994) citado por Arias [10], “La población o universo se refiere al
conjunto para el cual serán validas las conclusiones que se obtengan: a los elementos o unidades (personas, instituciones o cosas) involucradas en la investigación”.
La población involucrada en el desarrollo de la presente investigación fueron: 5 diferentes tipos de Antiespumantes, Dispersante, Humectante, Ablandador de agua, Amoniaco, Biosida, Cargas y extenders, Resina, Espesantes Asociativo y Celulósico, cada una de estas materia primas con su código y Nro. de lote especificados y utilizadas en la fabricación de pinturas emulsionadas Clase C, color Blanco.
4.5 MuestraSegún Hernández, [11] es “un subgrupo de la población que ha sido previamente
delimitada”…
La muestra se delimitó a la fabricación de la pintura a nivel de laboratorio (Batch) y pruebas de espumabilidad realizadas con los 5 antiespumantes y el resto de la materia prima mencionada anteriormente.
4.6 Técnicas de Recolección de Datos
Según Arias [10], “la observación libre o no estructurada es la que se ejecuta en función de un objetivo, pero sin una guía prediseñada que especifiqué cada uno de los aspectos que deben ser observado”.
Según Muñoz [15], señala que “la técnica de selección de datos son herramientas utilizadas por el investigador en la recopilación de datos e información los cuales son seleccionadas conforme a las necesidades de la investigación, en función de la muestra elegida para ser aplicada y así hacer acopio de los antecedentes para la observación del fenómeno y la experimentación de los elementos de la encuesta”.
En referencia a los análisis cuantitativos de los datos Sabino [13], expone que es una operación que se efectúa naturalmente, con toda la información numérica, resultante de la investigación luego del procedimiento realizado, se presenta su porcentaje convenientemente.
Se empleó la observación libre a las pruebas realizadas, obteniendo los datos mediantes análisis cuantitativos, también se construyeron tablas de datos y gráficos en donde expone el comportamiento de los antiespumantes al ser sometidos a la pruebas ya señaladas anteriormente.
4.7 Instrumentos de Recolección de Datos
Según Arias [10], señala que “un instrumento de recolección de datos es cualquier recurso dispositivo o formato (en papel o digital) que se utiliza para obtener, registrar o almacenar información.
Según lo señalado por el autor los instrumentos de recolección de datos en esta investigación fueron todos aquellos que se utilizaron para recolectar datos de suma
importancia durante el desarrollo del proyecto entre los cuales están: libreta de notas, tablas, manual de métodos de ensayos, consultas bibliográficas y sitios web, cámara fotográfica etc.
4.8 Técnicas de Análisis de Resultados
Según Tamayo y Tamayo [14], señala que el análisis de resultado es el proceso de convertir los fenómenos observados en datos científicos para que a partir de ellos se puedan obtener conclusiones válidas.
El análisis de resultados obtenidos en esta investigación serán evaluados mediantes los datos obtenidos de las pruebas realizadas a los 5 antiespumantes para obtener las conclusiones finales.
Según el autor Méndez [12], señala que la tabulación implica el ordenamiento de la información que al ser procesada y cuantificada por ítems y agrupadas por variables, permite la presentación en tablas.
Los datos obtenidos de las diferentes pruebas realizadas permitieron presentar los resultados en tablas, cuadros y gráficos para su interpretación y análisis para conocer así la importancia del uso de los antiespumantes y la capacidad de actuar de cada uno de los antiespumantes evaluados.
5. Objetivos
Objetivo General:Estudiar los posibles factores que inducen a la formación de espumas durante el
proceso productivo de las pinturas emulsionadas.
Objetivos Específicos: Adquirir conocimientos de conceptos básicos. Recibir adiestramiento en evaluación de calidad y en la elaboración de Batch. Caracterizar las materias primas a utilizar. Determinar los valores óptimos para los diversos antiespumantes utilizados en la
formulación de pinturas emulsionadas. Estudiar el proceso productivo de la planta e identificar de los puntos donde ocurre
la formación de espumas. Evaluar la influencia de los equipos de transporte (bombas) en la formación de
espumas. Hallar la formulación optima para la producción de las pinturas emulsionadas, así
como las posibles soluciones para el proceso de planta.
6. Metodología de la Investigación
En esta parte de la investigación se descifran los procedimientos y actividades, mediante la cual serán alcanzados los objetivos planteados en este trabajo.
Caracterización de los Antiespumantes a evaluar: para ello fue necesaria la recolección de 5 antiespumantes (4 del tipo aceite mineral y 1 siliconado), estos se recolectaron en envases de metal debidamente identificados. La caracterización de estas sustancias consistió en:Determinación de densidad: La densidad es definida como la masa por unidad de volumen de un material a una temperatura especificada. De no haber temperatura especificada se asume que es a 25°C. En el área de pinturas la densidad se mide en unidades de peso/galón.El picnómetro más utilizado es un cilindro de capacidad determinada provisto de una tapa con un orificio en el centro, este se llena y se tapa de manera que el líquidoexcedente salga por el orificio para luego limpiarse cuidadosamente. [9]Determinación de pH: El potencial de hidrogeno (pH) es una medida de la acidez o alcalinidad de una solución, indica la concentración de iones hidronio [H30
+] presentes en determinadas sustancias, va de 0 a 14 en disolución acuosa, siendo ácidas las disoluciones con pH menores a 7 y alcalinas las que tienen pH mayores a 7. El pH igual a 7 indica la neutralidad de la disolución (donde el disolvente es agua). El valor del pH se puede medir de forma precisa mediante un potenciómetro, también conocido como pH-metro, un instrumento que mide la diferencia de potencial entre dos electrodos: un electrodo de referencia (generalmente de plata/cloruro de plata) y un electrodo de vidrio que es sensible al ión hidrógeno. [7] Espectro infrarrojo: Cuando se hace incidir un haz de radiación infrarroja sobre la materia, dependiendo de la frecuencia de dicha radiación, las moléculas que conforman la substancia absorberán dicha radiación y la emitirán a una determinada frecuencia, dependiendo de los átomos que la constituyen. Cuando la radiación incidente, es de frecuencia correspondiente al campo infrarrojo (4000-400 cm-1), las moléculas orgánicas en general, emiten radiación cuya frecuencia nos indica la conformación de los grupos funcionales presentes, facilitando de este modo su identificación. Como cada sustancia química posee un espectro particular, la espectrofotometría infrarroja (FT-IR) nos provee una valiosa herramienta para la identificación de cualquier substancia (Sólida, líquida y gaseosa). [7]Evaluación de propiedades físicas: se observan su color y su apariencia (líquido,solido o gaseoso) y se comparan con las reportadas por el proveedor.
Estudio del poder anti y desespumante de diferentes antiespumantes sobre aditivos empleados en la fabricación de pinturas emulsionadas clase C: para la realización de estas pruebas se trabajó con los diferentes aditivos: Látex (Resina), Dispersante, Humectante, Espesante Asociativo, Espesante Celulósico utilizados en la fabricación de Pintura Clase C.El método utilizado para la evaluación de las capacidades anti y desespumantes de los antiespumantes evaluados fue el de agitación mecánica, que consiste en lo
siguiente: se toma un volumen conocido de líquido (de 5 a 10mL) y se introduce en un tubo de ensayo graduado, este se cierra herméticamente (se debe asegurar que no hayan fugas) y se agita bruscamente a velocidad constante por lo menos diez veces, inmediatamente después de esta agitación el tubo se coloca en reposo, se destapa y se mide la altura de la espuma formada y con ayuda de un cronometro el tiempo que esta tarde en colapsar. Se disolvió una cantidad conocida de los aditivos antes mencionados en conjunto y por separado en un volumen de agua determinado (mismo porcentaje de agua utilizado en la fórmula de la pintura). Para evaluar la capacidad desespumante de los antiespumantes, las disoluciones se agitaron observándose el volumen de espuma formada, inmediatamente se agregóuna cantidad conocida de antiespumante y se midió el tiempo de colapso de la espuma, luego de este colapso la solución se volvió a agitar para evaluar la capacidad antiespumante, observándose tanto el volumen de espuma formada como el tiempo de colapso de la misma. Esta prueba se realizó para diferentes concentraciones de antiespumante.
Determinación de los efectos de los diferentes aditivos empleados en la fabricación de pinturas emulsionadas sobre las formación de espumas y su estabilidad: utilizando el método de agitación mecánica definido anteriormente, y según el protocolo descrito en la siguiente tabla, la cantidad de aditivos a agregarse y el volumen del disolvente se determinaron según la fórmula utilizada para la fabricación de pinturas emulsionadas, se midió el pH y la altura de la espuma formada para cada sistema.
Sistema Componentes0 Agua pura1 Sistema 0 + Ablandador de agua2 Sistema 1 + Antiespumante3 Sistema 2 + Humectante 4 Sistema 3 + Dispersante5 Sistema 4 + Amoniaco6 Sistema 5 + Biosida7 Sistema 6 + Látex8 Sistema 7 + Antiespumante9 Sistema 8 + Espesante Liquido10 Sistema 9 + Espesante sólido.
Tabla N°1: Orden de adición de los diferentes aditivos empleados en la fabricación de pinturas emulsionadas.
Estudio de las variaciones de pH y Densidad durante la fabricación de pinturas emulsionadas Clase C: se siguió la metodología utilizada a nivel de laboratorio para la realización de estos estudios, el orden de adición se siguió según la siguiente tabla.
Sistema Descripción
0 AGUA
1 Sistema 0 + ANTIESPUMANTE
2 Sistema 1 + HUMECTANTE
3 Sistema 2 + DISPERSANTE
4 Sistema 3 + ABLANDADOR DE AGUA
5 Sistema 4 + AMONIACO
6 Sistema 5 + BIOSIDA
7 Sistema 6 + CARGA 1
8 Sistema 7 + CARGA 2
9 Sistema 8 + CARGA 3
10 Sistema 9 + AGUA
11 Sistema 10 +AGUA
12 Sistema 11 + ESPESANTE ASOCIATIVO
13 Sistema 12 + AGUA
14 Sistema 13 + ESPESANTE CELULOSICO
15 Sistema 14 + RESINA
16 Sistema 15 + ANTIESPUMANTE
17 Sistema 16 + AGUA
18 Sistemas 17 + AMONIACOTabla N°2: Formula para la adición de aditivos empleados en la fabricación de pinturas emulsionadas Clase C.
Estudio de las variaciones de pH y densidad a velocidades controladas durante la fabricación de pinturas emulsionadas Clase C: se siguió la metodologíadescrita en la Tabla N°2, de igual manera fueron medidos el pH y la Densidad en cada punto, para este caso, los estudios se realizaron a dos velocidades (420RPM y 1250RPM), estas fueron medidas y controladas con la ayuda de un Tacómetro.
7. Resultados y Discusión.
Para el desarrollo de este trabajo experimental se antiespumantes utilizados en la fabricación de pinturEmpresa Venezolana de Pinturas C.A.
En la caracterización de
Tabla N°3: Caracterización de los antiespumantes a estudiar.
Antiespumante Color Visual
1 Transparente
2 Ámbar
3 Ámbar
4 Ámbar
5 Ámbar
Los espectros IR obtenidos son los siguientes:
Fig. N°2: Espectro IR de los antiespumantes base aceite mineral
Para el desarrollo de este trabajo experimental se estudió la capacidad antiespumante de 5 antiespumantes utilizados en la fabricación de pinturas emulsionadas Arquitectónicas en la Empresa Venezolana de Pinturas C.A.
En la caracterización de estos antiespumantes, se obtuvo la tabla siguiente:
de los antiespumantes a estudiar.
Color Visual pHDensidad
(Kg/Galón)Apariencia
FísicaTensión
γ (
Transparente 6.15 3.23 Liquido
4.48 3.20 Liquido
4.48 3.16 Liquido
3.55 3.25 Liquido
6.07 3.72 Liquido
Los espectros IR obtenidos son los siguientes:
Fig. N°2: Espectro IR de los antiespumantes base aceite mineral
la capacidad antiespumante de 5 as emulsionadas Arquitectónicas en la
, se obtuvo la tabla siguiente:
Tensión Superficialγ (dinas/cm)
26.2
24.9
25.2
25.3
22.3
Fig. N° 3: Espectro IR del antiespumante base Silicona.
Según los picos observadoposeen mayormente grupos moleculares los picos en cuanto a la longitud delos 4 antiespumante poseen los mismos grupos moleculares pero a diferente concentración, por otro lado, la Fig. N°3 muestra el espectro del antiespumante aparte de los mismos grupos alifáticos, grupos O
Algunos de los resultados de las pruebas preliminares para la evaluación de la efectividad de los antiespumantes estudiados se m
Figura N°4: Tiempo de colapso de la espuma formada DESESPUMANTE de los antiespumantes estudiados.
0.0010000.0020000.0030000.0040000.0050000.0060000.0070000.0080000.0090000.00
1 2 3
t (s)
Espectro IR del antiespumante base Silicona.
Según los picos observados en la Fig. N°2, los antiespumantes base aceite mineral grupos moleculares alifáticos, en el espectro se observa la similitud de
los picos en cuanto a la longitud de onda en la que aparecen, por lo que se puede decir que los 4 antiespumante poseen los mismos grupos moleculares pero a diferente concentración, por otro lado, la Fig. N°3 muestra el espectro del antiespumante siliconado
pos alifáticos, grupos O-Si y –C-Si.
os resultados de las pruebas preliminares para la evaluación de la efectividad de los antiespumantes estudiados se muestran en los siguientes gráficos
: Tiempo de colapso de la espuma formada probando la capacidad DESESPUMANTE de los antiespumantes estudiados.
4 5 6 7 8 9 10 11 12 13Sistemas
Sin antiespumante
Antiespumante 1
Antiespumante 5
Antiespumante 2
Antiespumante 3
Antiespumante 4
en la Fig. N°2, los antiespumantes base aceite mineral alifáticos, en el espectro se observa la similitud de
onda en la que aparecen, por lo que se puede decir que los 4 antiespumante poseen los mismos grupos moleculares pero a diferente concentración,
siliconado, que posee
os resultados de las pruebas preliminares para la evaluación de la gráficos:
probando la capacidad
14 15
Figura N°5: Altura de la espuma formada en presencia de antiespumantes.
Figura N°6: Tiempo de colapso de la espuma formada probando la capacidad ANTIESPUMANTE de los antiespumantes estudiados.
En los gráficos anteriores se observa la capacidad de formación de espumas de los diferentes aditivos combinados o por separado utilizados en la fabricación de pinturas emulsionadas Clase C, se puede notar que cada antiespumante tiene un efecto diferente sobre cada aditivo o sobre sus combinaciones.
La figura N°4 nos da una idea de cuál antiespumante se desempeña mejor como desespumante, observándose un buen efecto por parte de los Antiespumantes 2,3 y 4. En la figura N° 5 se evalúa la capacidad de acción de los mismos como antiespumantes
0
2
4
6
8
10
12
14
16
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
V (m
L)
Sistemas
Sin antiespumanteAntiespumante 1Antiespumante 5Antiespumante 2
0.00
10000.00
20000.00
30000.00
40000.00
50000.00
60000.00
70000.00
80000.00
90000.00
1 3 5 7 9 11 13 15
t (s)
Sistemas
Sin antiespumante
Antiespumante 1
Antiespumante 5
Antiespumante 2
Antiespumante 3
Antiespumante 4
observándose la cantidad de espuma formada en presencia de los mismos, en este caso se observa un excelente desempeño por parte de los Antiespumante 2, 3 y 4 al igual que en el caso anterior; por otra parte la figura N°6 muestra el tiempo de colapso de la espuma formada en presencia de antiespumantes, siendo los mejores tiempos los de los mismos antiespumantes anteriores, lo que quiere decir, que según estas pruebas los antiespumantes 2, 3 y 4 se desempeñan mejor es difícil explicar este fenómeno molecularmente ya que la información sobre los antiespumantes es limitada debido a que no se tiene caracterización interfacial de los mismos, sin embargo, con estas pruebas se logró cumplir el objetivo, el cual era evaluar las capacidades de acción de los antiespumante estudiados.
En la determinación de los efectos de los diferentes aditivos empleados en la fabricación de pinturas emulsionadas sobre la formación de espumas y su estabilidad, los resultados más importantes se muestran en los gráficos siguientes:
Figura N°7: Volumen de espuma formado por los aditivos empleados en la fabricacion de pinturas.
Figura N°8: Efecto de los diferentes aditivos empleados en la fabricacion de pinturas sobre las variaciones de pH.
-10123456789
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
V (m
L)
Sistemas
Antiespumante 1
Antiespumante 5
Antiespumante 3
Antiespumante 4
66.5
77.5
88.5
99.510
10.511
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
pH
Sistemas
Antiespumante 1
Antiespumante 5
Antiespuamnte 3
Antiespumante 4
Figura N°9: Tiempo de colapso de la espuma formada luego de la adicion de cada aditivo utilizado en la fabricacion de pinturas.
Ampliacion1: Tiempo de colapso de la espuma formada luego de la adicion de cada aditivo utilizado en la fabricacion de pinturas.
En este caso se evalúa el poder de acción de los antiespumantes a medida que se van agregando uno a uno los aditivos, observándose que las tendencias de variación de pH son repetitivas, por otro lado los volúmenes de espuma varían notablemente con cada antiespumante, observándose un mejor comportamiento con el uso del Antiespumante 5 y un bajo desempeño del antiespumante 1, con esta prueba se obtuvo una visión general del comportamiento los antiespumantes al estar presentes la mayoría de los aditivos que conforman la fórmula de una pintura Clase C, sin embargo, estos resultados no son suficientes para predecir un verdadero comportamiento, por lo que fueron estudiadas las variaciones de pH y densidad durante la fabricación de pinturas emulsionadas, observándose el siguiente comportamiento (las pruebas en este caso se realizaron sin controlar la velocidad de dispersión):
-1000
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
t (s)
Sistemas
Antiespumante 1
Antiespumante 5
Antiespumante 3
Antiespumante 4
-20
0
20
40
60
80
100
120
140
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
t (s)
Sistemas
Antiespumante 5
Antiespumante 3
Antiespumante 4
Figura N°10: Variaciones de pH observadas durante la fabricacion a nivel de laboratorio de un pintura emulsionada Clase C blanca.
Figura N°11: Variaciones de densidad observadas durante la fabricacion a nivel de laboratorio de un pintura emulsionada Clase C blanca.
Durante la realización de estas pruebas se observaron las variaciones tanto de pH como de la densidad de la pintura, la figura N°10 indica como a pesar de el uso de antiespumantes diferentes, la tendencia de cambio del pH se mantiene constante, mientras que las densidades medidas varian marcadamente (disminuyen) a partir del punto 12, es decir, desde que se agregaron los espesantes y el latex, llegando a la conjetura de que estos tres elementos pueden ser los mayores responsables de la formacion y permanencia de las espumas en el producto terminado, tambien se puede decir, que la velocidad es un factor
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
pH
Sistemas
Antiespumante 1Antiespumante 3Antiespumante 4Antiespumante 2Antiespumante 5
1
2
3
4
5
6
7
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
ρ (K
g/G
)
Sistemas
Antiespumante 1Antiespuamnte 3Antiespumante 4Antiespumante 2Antiespumante 5
determinante en la formacion de esas espumas, ya que durante la dispersion y el mezclado se ocluye aire dentro del liquido; para corroborar esta suposición, se realizaron las mismas pruebas de variaciones de pH y densidad, pero controlando las velocidades, se escogieron dos velociades extremas para obtenerse un contraste entre ambas.
Los graficos siguientes, confirman el marcado efecto de la velocidad sobre la formacion y persistencia de espumas:
Figura N°12: Variaciones de pH a 420RPM observadas durante la fabricacion a nivel de laboratorio de un pintura emulsionada Clase C blanca.
Figura N°13: Variaciones de pH a 1250 observadas durante la fabricacion a nivel de laboratorio de un pintura emulsionada Clase C blanca.
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
pH
Sistemas
420 RPM Antiespumante 5Antiespumante 1Antiespumante 2Antiespumante 4Antiespumante 3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
pH
Sistemas
1250 RPM Antiespumante 5Antiespumante 1Antiespumante 2Antiespumante 4Antiespumante 3
Figura N°14: Variaciones de densidad a 420RPM observadas durante la fabricacion a nivel de laboratorio de un pintura emulsionada Clase C blanca.
Figura N°15: Variaciones de densidad a 1250RPM observadas durante la fabricacion a nivel de laboratorio de un pintura emulsionada Clase C blanca.
Según los gráficos mostrados anteriormente, las variaciones de pH se mantienen constantes aun sometiendo los sistemas a variaciones de velocidad, por otro lado, las densidades varían de manera notable al ir desarrollándose la fórmula de fabricación de la pintura. A 420RPM se observan variaciones de densidad donde el punto final del sistemas,
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
ρ (K
g/G
)
Sistemas
420 RPM
Antiespumante 5Antiespumante 1Antiespumante 2Antiespumante 4Antiespumante 3
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
5.5
6
6.5
7
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
ρ (K
g/G
)
Sistemas
1250 RPMAntiespumante 5Antiespumante 1Antiespumante 2Antiespumante 4Antiespumante 3
independientemente del Antiespumante utilizado se encuentra en el rango entre 4,5 y 5 Kg/Gal, valor aceptable ya que ese es intervalo exigido para la densidad por las normas COVENIN, sin embargo, a 1250RPM el sistema que presentó un mejor comportamiento fue donde se empleó el antiespumante 5, manteniéndose la curva casi idéntica a la obtenida a 420RPM, los otros 4 antiespumantes por el contrario, no tienen el mismo efecto que a 420RPM, llegando a la conclusión de que la velocidad si afecta el desempeño de los mismos promoviéndose la formación de espumas estables.
8. Conclusiones.
El antiespumante 5 se desempeñó mejor durante la fabricación de la pintura.
Los Antiespumantes 1, 2, 3, 4 poseen los mismos grupos de moléculas, sin embargo, como no se determinaron ni su cantidad, ni sus posiciones, no se pueden explicar los diferentes efectos que causan sobre los diferentes aditivos.
La velocidad de dispersión y mezcla de la pintura es un factor determinante en la formación de espumas estables.
El uso de un buen antiespumante disminuye notablemente la formación de espumas.
9. Recomendaciones.
Establecer un método de control de velocidad en planta para la fabricación de pinturas.
Realizar pruebas a los antiespumante antes de adquirirlos.
Investigar sobre espesantes que formen una menor cantidad de espumas.
10. Revisión Bibliográfica
[1] Flening H. (1973). Tecnología de Pinturas, Tomo III, Editorial Blumec.
[2] Parker D. (1985). Tecnología de los Recubrimiento Superficiales, Enciclopedia de la Química Industrial, Tomo VII, Ediciones Urmo, España.
[3] Molera P. (1991). Master a distancia en Tecnología de Pinturas. Universidad de Barcelona, Barcelona.
[4] George A. (1997). Manual de Procesos Químicos en la Industria. Tomo II. Editorial McGraw-Hill. México.
[5] Dörr, H., Holzinger, F. (1991). Bióxido de titanio Kronos en pinturas en emulsión. Ed. Kronos. International Inc., Leverkusen, Alemania.
[6] Bentley, J., Turner, G. (1999) Química y Tecnología de Pinturas y Revestimientos. Madrid, Editorial A. Madrid Vicente.
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[8] Salvini, A., Sierra J., Determinación de la influencia de la composición no pigmentaria sobre el CPVC (Concentración Critica de Pigmento en Volumen) de una pintura blanca arquitectónica exterior mate a base de látex, aplicando herramientas estadísticas. Tesis de Pregrado. Universidad de Carabobo. Valencia. Venezuela.
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[10] Arias, F (2006). Metodología de la Investigación. Caracas- Venezuela.
[11] Hernández, Sampieri. (1995). Metodología de la Investigación. Imprenta México, Mc
Graw-Hill.
[12] Méndez C, (2008). Metodología de la Investigación. Caracas- Venezuela.
[13] Sabino (1995).Metodología de la Investigación. Caracas - Venezuela.
[14] Tamayo y Tamayo (2008). Metodología de la Investigación. Caracas-Venezuela.
[15] Muñoz Razo, Carlos (1998).Cómo Elaborar y Asesorar una Investigación de Tesis.
Prentice Hall Hispanoamericana S.A. México.