La tecnología por microondas de secado de barnices
Por Angel Lanchas Hervalejo
Introducción
El término “microondas” se refiere a las ondas electromagnéticas de frecuencia comprendida entre 300 MHz y 300 GHz, (longitudes comprendidas entre 1 m 1 mm.). Además de su fundamental importancia en las aplicaciones radar, también destaca en las telecomunicaciones (conexiones de radio terrestres, comunicaciones vía satélite, telefonía móvil, etc.).
La idea de usar las microondas para el calentamiento de los materiales tiene su primera actuación comercial en 1952. Durante los últimos 10 años, las microondas se han usado en numerosos campos de aplicación en el ámbito industrial en los procesos de calentamiento de los soportes en donde los mecanismos convencionales (conducción, convección, irradiación) no permiten un eficaz y homogéneo incremento de temperatura.
Este desarrollo deriva de la posibilidad de obtener condiciones particulares (que no se pueden conseguir con tecnologías convencionales, si no es en tiempos industrialmente imposibles), sea por consideraciones energéticas, o por características del producto final.
Esta tecnología se ha asomado al mercado mundial gracias a la disponibilidad comercial de generadores poderosos y de costos suficientemente limitados, por lo que se ha impuesto rápidamente en algunos departamentos productivos como medio de calentamiento efectivo incomparable, respecto a todos los procedentes conocidos.
Respecto a la generalidad de los métodos de calentamiento por conducción mediante fluidos o contacto con cuerpos sólidos calientes, y a la irradiación infrarroja, que transcurren desde la superficie hasta la profundidad de los objetos, los principales provechos reconocidos de esta tecnología son la inmediata capacidad de penetración de la energía con elevadas velocidades de calentamiento, la activación y desactivación instantánea, la excepcional selectividad de calentamiento de materiales diversos, también en contacto entre ellos, con tal que sean caracterizados por diferentes propiedades electromagnéticas, y los considerables ahorros energéticos que consigue la “no necesidad” de calentar otra materia (fluidos transportadores, paredes, hornos, etc.).
En realidad, el calentamiento por microondas de los materiales en el campo industrial se queda como una tecnología no usual a causa de algunos problemas técnicos que tienen que ser superados en las diferentes aplicaciones:
- Distribución tridimensional no homogénea.
- Dificultad de control de la distribución superficial de la potencia de radiación.
- Dificultad para distinguir entre soporte de madera y barniz en la cesión de energía.
La tecnología de secar barnices
Esta tecnología nace gracias a la elección seleccionada del espectro de frecuencias. Trabaja con un desplazamiento continuo por el punto medio, gracias aun circuito electrónico especial que permite al aparato de emisión trabajar en un rango continuo de frecuencias expresamente patentadas, cuyo empleo ha sido patentado y permite las siguientes ventajas:
- Control de la temperatura sobre el soporte.
- Homogeneidad tridimensional de la distribución de la potencia en el interior del horno (con la posibilidad de barnizar paneles perfilados, con cantos también barnizados)
- Homogeneidad de la energía sobre la anchura de trabajo.
- Ahorro energético debido a la acción directa sobre la superficie que tiene que ser secada, sin actuar sobre la estructura interna del horno.
- Inmediatez del encendido y apagado.
- Secado simultáneo de todo el espesor de barniz aplicado, evitando la formación de la película “superficial” de barniz y facilitando la adherencia del barniz sobre el panel.
Las ventajas sobre la película de barniz son:
- Tiempos de evaporación muy veloces de los líquidos contenidos.
- Mayor dureza superficial.
- Mayor adherencia al soporte.
¿Dónde y cómo se usa en el sector del barnizado por pulverización del panel?
El sistema de secado por microondas puede ser usado, en principio, para todo tipo de barnices líquidos, y es más indicado aún para barnices base agua.
El uso del microondas, gracias a la posibilidad de regular el tiempo y la potencia de exposición, permiten la evaporación de la parte líquida sin el aumento de la temperatura del soporte, debido a que la energía es absorbida inicialmente por la película de barniz.
Después de algunos segundos, el panel quedará cubierto por un barniz sin el componente líquido, pero aún no completamente seco en superficie.
En este punto, para los productos base agua, si prolongamos el tiempo de exposición al microondas, tenemos que calentar finalmente el panel, y empezar la fase de secado final del barniz, arrancando desde el soporte hacia la superficie externa del propio barniz. Este principio es ideal por lo que respecta al correcto secado de la película de barniz, ya que permite obtener una óptima adherencia y una óptima dureza superficial.
Alimentadores y magnetrones
Los dispositivos mediante los cuáles se engendran las microondas constan de un tubo electrónico tipo diodo que se emplea para producir los 2450 MHz de energía de microondas necesarios. Se clasifica como diodo porque no tiene rejilla como un bulbo ordinario. Crea un campo magnético en el espacio entre el ánodo (la placa), y el cátodo sirve como rejilla. Las configuraciones exteriores de magnetrones distintos varían según la marca y el modelo; pero las estructuras básicas internas son las mismas; es decir, el ánodo, el filamento, la antena, y los imanes.
Guiado de la onda
Estas guías son necesarias para al transporte de la energía de las ondas electromagnéticas. Están fabricadas de material altamente conductivo, y tienen las dimensiones geométricas vinculadas a la frecuencia de la onda que se propaga internamente. Sirven para transportar sin pérdidas significativas la energía del punto de engendramiento al punto de aplicación.
Proteccion personal de las ondas.
Para poder evaluar el riesgo de exposición a radiaciones electromagnéticas de es preciso conocer las magnitudes de los campos existentes en la proximidad del individuo.
Las estimaciones de cálculo partiendo de las características de la fuente y de otros condicionantes ambientales resultan engorrosas y, en ocasiones, poco fiables, por lo que en la práctica se impone la realización de mediciones de radiación con el instrumental adecuado.
Estos equipos constan de un aparato medidor y un conjunto de varias sondas intercambiables que deben conectarse en cada caso según la frecuencia y la componente del campo que se pretenda medir.
Por lo general estas ondas actúan a modo de antena y son sensibles sólo a una de las componentes del campo y la magnitud que indica el instrumento es el módulo de la densidad de potencia de la radiación.
Es preciso indicar que estos hornos de microondas que se emplean para el secado de los barnices, disponen de unos dispositivos de control y protección de los emisores de microondas
Secadero
Es el equipo mediante el cuál se distribuye la energía sobre la película de barniz a secar.
Son unas estructuras expresamente proyectadas para exponer a la radiación el material a calentar de manera eficiente, seguro, fiable, repetible y económicamente rentable.
Sistema de secado
El procedimiento de secado por inducción de la temperatura en los barnices pasa por que el movimiento de las partículas de agua provocadas por la acción del campo magnético, origina unas colisiones y debido a esta fricción entre las moléculas de agua y como consecuencia de esto se producen unas fuerzas de rozamiento. Este particular el roce da lugar al engendramiento de calor. Sin embargo, al evaporarse el agua a 100°C a presión atmosférica existe el peligro de que produzcan sobrecalentamientos locales. Para evitar este riesgo se usan microondas a presión reducida.
Es importante analizar el tipo de barniz a secar y estudiar sus curvas de secado en función de la radiación a emitir, de esta forma se pueden ir evaluando las diferentes frecuencias que se han individualizado en los diferentes tipos de secaderos.
Es muy importante a elección del sistema de transporte y los paneles de atenuación de las ondas en el interior de la maquina, pus de esta forma es posible efectuar un sistema de secado selectiva de los materiales cuando estos presenten diferentes características eléctricas. En estos condiciones es necesario verificar que la energía inducida en la cavidad estimula solo el material a secar, sin tener inútiles derroches energéticos.
Bibliografía
Antonio Moreno González
Giardina
John Lampartheim
Richard Coleman
