El futuro de la pintura de barcos, especificaciones, estándares, inspección y más

ara cualquier persona en la industria de recubrimientos, la importancia de proteger las embarcaciones marinas contra la corrosión se ha puesto de manifiesto a lo largo de los años. Con el objetivo de mejorar los procesos de recubrimiento de buques con una vision al futuro, este artículo analizó la influencia de las distintas partes en estos procesos y cómo el diseño de una embarcación puede afectar el trabajo, identificando áreas donde es necesario un cambio. Este artículo abarca las especificaciones, normas, métodos de inspección y productos de recubrimiento que se utilizan actualmente, y lo que será necesario en el futuro.

Especificaciones de Recubrimiento

Especificaciones de hoy

Muchas especificaciones de recubrimiento que se utilizan actualmente han sido “adquiridas”; es decir, han sido utilizadas por una empresa durante muchos años y nunca se han actualizado para reflejar la experiencia en servicio ni los avances tecnológicos.
El enfoque actual para las especificaciones de recubrimiento suele ser inadecuado. En las nuevas construcciones, los astilleros utilizan especificaciones estándar basadas en su relación con el proveedor de pintura y el precio del paquete ofrecido, en lugar de adaptarlas a sus propias preferencias de producción.

En el mantenimiento, la solución habitual es simplemente reparar y mantener el sistema de recubrimiento de la nueva construcción con los mismos productos suministrados originalmente, o el equivalente recomendado por la empresa de recubrimientos en caso de cambio de proveedor.

Esto plantea diversos problemas potenciales. Por ejemplo, si el buque se construye en Asia en verano y luego entra en servicio y posterior entra a dique seco en climas más fríos, es posible que la especificación genérica de la nueva construcción ya no sea adecuada, ya que la preparación de la superficie sería inferior y la aplicación podría realizarse con brocha y rodillo en lugar de con pistola airless. Por lo tanto, existe un gran riesgo al adoptar simplemente la especificación de la nueva construcción como la especificación estándar de mantenimiento y reparación.
En general, cuando se proporciona una especificación, esta suele dividir el buque en 8 a 10 áreas clave, que incluyen el casco submarino, las cubiertas, los tanques y bodegas, y la superestructura. Es prescriptivo y normalmente definirá:

• El área total a recubrir (en metros cuadrados);
• El tipo de producto, y posiblemente mencionar una marca específica o proporcionar una descripción que tienda a la selección entre una gama limitada de productos disponibles; y
• El número de capas del producto a aplicar y el espesor nominal de película seca, o, en algunos casos, un rango mínimo/máximo.

A continuación, se hará referencia a las fichas técnicas pertinentes para obtener más detalles sobre la preparación de la superficie y los requisitos de aplicación. Por lo general, no se incluye ninguna referencia a guías o procedimientos de aplicación específicos, que pueden o no estar disponibles.

Sin embargo, el principal problema radica en la referencia a las fichas técnicas. En casi todas ellas se estipula que los datos incluidos son orientativos, es decir, indicativos. Esto implica que los requisitos exactos variarán según el tipo de proyecto y las necesidades específicas. Por lo tanto, los requisitos de la ficha técnica están sujetos a cierta interpretación.

Especificaciones del mañana

El cambio inicial en las especificaciones de recubrimientos de buques ya se está produciendo, ya que las especificaciones genéricas se sustituyen con mayor frecuencia por especificaciones funcionales (basadas en objetivos), y el aspecto de la especificación se separa del aspecto de la selección del producto. En los últimos años, cuando se han implementado especificaciones funcionales en su totalidad en buques de nueva construcción y proyectos de reparación, se han logrado ahorros significativos de entre el 10 % y el 30 % con respecto al presupuesto original y la selección del esquema.¹ Además,
se han evaluado las necesidades a lo largo de la vida útil para comprender cómo se realizarán el mantenimiento y la reparación, considerando también soluciones alternativas según los períodos de propiedad planificados y los requisitos operativos.

El uso de chorro de agua UHP para preparar superficies de acero podría adaptarse para producir un perfil de superficie para nuevas aplicaciones de construcción.

El enfoque funcional divide la especificación en tres fases distintas:

La especificación: Comprender las necesidades del proyecto a lo largo de su vida útil, priorizando las áreas clave y sus funciones requeridas, y definiendo los valores objetivo para dichas funciones (es decir, la vida útil). La especificación no incluye el número de capas, el tipo de producto o marca, ni el espesor de película seca. Por lo tanto, el proveedor de pintura debe desarrollar un esquema específico para el proyecto a partir de su propia gama de productos. Sin embargo, la especificación funcional sí incluye las limitaciones conocidas de aplicación y operación; por ejemplo, su aplicación en China durante los meses de invierno.

Selección del producto: Con base en los requisitos funcionales, se emite una plantilla para la licitación y los proveedores de pintura deben cumplir con las exigencias de la especificación funcional. Cada esquema propuesto se evalúa entonces en función de las exigencias requeridas, lo que permite seleccionar la mejor opción. La ventaja de este enfoque es que, si bien es improbable que exista una solución que satisfaga al 100% las necesidades funcionales, se identifican las áreas de debilidad —y, por lo tanto, los riesgos— y, por lo tanto, se pueden evaluar adecuadamente al seleccionar las opciones. Esto genera un sistema de selección de productos muy transparente, independiente del costo de la pintura en sí. Una vez identificadas las mejores opciones técnicas, se pueden evaluar los costos en función del valor añadido percibido para el proyecto, tanto en la nueva construcción como a lo largo de su vida útil. Si bien este enfoque puede requerir muchos recursos para el primer proyecto, una vez que la estructura está instalada, no solo es repetible, sino que crea una plataforma para generar conocimiento que puede fundamentar decisiones futuras.

Evaluación de Riesgos: Desarrollar una especificación de esta manera permite evaluar los riesgos y cuantificar el impacto de cualquier concesión. También proporciona un vínculo claro entre las necesidades del proceso de construcción y los requisitos de rendimiento en servicio. Cada vez más, las especificaciones deberán considerar también las interacciones con otros sistemas a bordo.

Estándares de Recubrimiento

Estándares actuales

Cualquier especificación genérica de pintura puede incluir entre 10 y 20 estándares de diferentes organizaciones, como ISO, SSPC, NACE e IMO, además de algunas normas específicas de astilleros o armadores, así como las directrices y recomendaciones de los fabricantes de pinturas.

Normalmente, se presta poca atención a las normas hasta que surge un problema, momento en el que estas sirven como referencia para determinar cómo debería haberse llevado a cabo el proyecto. En el sector marítimo, la mayoría de los estándares son inadecuadas, ya que suelen ser desarrolladas por un comité que puede representar a diversas industrias con diferentes requisitos. Como resultado, el resultado final es un compromiso.

Aunque los astilleros se preocupan por el tiempo, el coste y la calidad, la velocidad de producción requerida y la calidad de aplicación todavía resultan en niveles de reelaboración inaceptablemente altos.

Además, la falta de aplicabilidad de muchas normas plantea un problema, al igual que las normas específicas como la PSPC de la OMI, que es el resultado de una negociación en lugar de una evaluación técnica de la situación. Por ejemplo, los recubrimientos pueden probarse en acero limpio recubierto en condiciones de laboratorio y luego aprobarse para su aplicación práctica en una superficie contaminada con sal.

Estándares del futuro

Existe una necesidad real de “marinizar” los estándares de recubrimiento para que sean adecuados para estas megaestructuras y garantizar su integridad técnica. Existe una falta de un organismo de normalización que produzca un conjunto uniforme y completo de estánares para este mercado, lo que resulta en numerosas disputas derivadas de normas contradictorias que incluso pueden mencionarse en el mismo documento. El futuro requiere un conjunto uniforme de estándares consensuadas en toda la industria para lograr un enfoque coherente y combinar las necesidades teóricas y prácticas de las megaestructuras marinas.

Recubrimiento
Actualmente, las soluciones dominantes en el mercado marino son recubrimientos líquidos de diversas químicas limitadas (sistemas basados en epóxicos, alquídicos, uretanos y copolímeros), que tienen su origen en tecnologías desarrolladas en las décadas de 1960 y 1970. A pesar de los intentos de expandir el concepto de suministro a granel, la pintura marina se entrega mayoritariamente en envases de 5, 10 y 20 litros, lo que contribuye al alto flujo de residuos generado por el proceso de recubrimiento, tanto en nuevas construcciones como en reparaciones. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de un cambio de paradigma en la protección de los buques contra la corrosión estructural y las incrustaciones, y en la protección de las cargas contra la contaminación.

Selección de productos de hoy

En los últimos 20 años, se ha observado un aumento en la capacidad de fabricación de recubrimientos. Esto, sumado al deseo de aumentar la eficiencia del proceso de fabricación y distribución de recubrimientos para el mercado marino, ha resultado en una mayor racionalización y un enfoque en la reducción de unidades de mantenimiento de stock (SKU)(Stock Keeping units). Esto ha obligado a los proveedores de pintura a consolidar su oferta y gama de productos. Como resultado, se fusionaron los productos de nueva construcción y los de mantenimiento y reparación, eliminando aspectos de las gamas. Esto, junto con el impulso de los astilleros en la búsqueda del concepto de una imprimación universal que pudiera recubrirse con cualquier gama de productos, tanto del mismo proveedor como de la competencia, ha provocado una disminución en la oferta de recubrimientos. Lo que está claro, dados los métodos actuales de elaboración de especificaciones de recubrimiento, es que, en la mayoría de los casos, la selección se basa en el precio, tanto por parte del propietario como del astillero, y no en los méritos técnicos.

Selección de productos para el futuro

Mientras que los astilleros se esfuerzan por la estandarización y la simplificación, el método de fabricación de recubrimientos en línea, en lugar del método por lotes, permitiría el desarrollo de un mayor número de referencias (SKU) en lotes más pequeños, lo que reduciría los problemas de almacenamiento y distribución y permitiría el desarrollo de productos especializados para satisfacer las necesidades específicas de cada zona.

Las áreas clave donde se podría impartir una funcionalidad específica serían los tanques de lastre de agua y los recubrimientos de bodegas/tanques de carga, así como los productos/soluciones de mantenimiento a bordo. Los materiales alternativos podrían reducir en cierta medida la dependencia de los recubrimientos líquidos, pero es poco probable que una sola tecnología pueda igualar la flexibilidad y utilidad de estos en todas las funciones y áreas. Un mayor uso de plásticos es una posibilidad en algunos aspectos.

El Proceso de Recubrimiento

En general, la tecnología de preparación de superficies y aplicación de recubrimientos utilizada actualmente no ha cambiado significativamente en los últimos 50 años. Los procesos existentes se encuentran bajo presión para satisfacer las demandas del mercado, tanto en la construcción de nuevas naves como en su posterior operación, reparación y mantenimiento.

Si bien la tecnología de preparación y aplicación de superficies no ha cambiado significativamente en los últimos 50 años, los procesos existentes están bajo presión para satisfacer las mayores demandas de la actualidad.

Un astillero prioriza el tiempo, el costo y la calidad. Los atributos clave de la pintura, como el tiempo de secado y los intervalos de repintado, no han evolucionado al ritmo requerido de producción, y la calidad de la aplicación aún genera niveles de retrabajo inaceptablemente altos. Por lo tanto, es fundamental revisar las posibles soluciones tecnológicas que permitan un cambio positivo. En la década de 1990, se realizó una evaluación exhaustiva del proceso de recubrimiento. Esta evaluación determinó las etapas clave y los costos asociados con los recubrimientos, que durante la construcción de nuevas naves comprenden los siguientes pasos:

• Limpieza y preparación primaria de la superficie;
• Aplicación de imprimación de taller;
• Limpieza y recubrimiento de la línea de soldadura;
• Preparación/limpieza secundaria de la superficie;
• Aplicación del esquema de recubrimiento principal en la etapa de bloque; y
• Preparación/limpieza y recubrimiento de la superficie de las juntas de montaje.

El coste relativo del proceso de recubrimiento aumenta a medida que avanza en la producción. Por lo tanto, el coste de la aplicación del recubrimiento para trabajos realizados después de la aplicación del esquema principal puede ser de 6 a 14 veces más caro por metro cuadrado que en la etapa de bloque. Esto demuestra que la estrategia y la planificación del recubrimiento son fundamentales para garantizar que el trabajo de recubrimiento se integre en el proceso de producción, y que la especificación debe centrarse, entre otras cosas, en los atributos del recubrimiento que le permiten una mejor supervivencia en el proceso de producción.

Tecnología de Recubrimiento

Necesidades de hoy

Hoy en día, la mayoría de las plantas de construcción identifican los siguientes atributos clave:

• Preparación mínima de la superficie;
  • Número mínimo de capas;
  • Velocidad de curado (a un espesor de película seca práctico);
  • Intervalos de repintado (tanto mínimos como máximos) a un espesor de película seca práctico;
  • Trabajabilidad a baja temperatura;
  • Y bajo impacto ambiental.

El armador generalmente busca la longevidad del recubrimiento, con protección anticorrosiva durante 15 años, antiincrustante durante 10 años y resistencia del recubrimiento de tanques químicos de 10 a 12 años, así como atributos como la igualación de color, la facilidad de mantenimiento, la aplicación universal (un producto para todas las áreas) y la resistencia a la abrasión/dureza. El astillero generalmente está interesado en cumplir con los requisitos de garantía de 12 meses, mientras que el armador generalmente busca atributos a lo largo de la vida útil.

NECESIDADES DEL FUTURO

Existen varias características que se requerirán en el futuro para los nuevos productos y tecnologías. Quizás el mayor impulsor del cambio tecnológico en el futuro sean los requisitos regulatorios. Estos han aumentado desde la prohibición de los compuestos orgánicos de estaño en la década de 1990, que resultó en un cambio drástico en las soluciones tecnológicas para la prevención de incrustaciones. La directiva REACH ha tenido un impacto continuo en los productos químicos que se consideran seguros de usar, y otras leyes generarán nuevos desafíos, como el Convenio BWT, que ha planteado problemas de compatibilidad entre los métodos de tratamiento y los recubrimientos de los tanques de lastre. Dicho esto, la característica clave que se requiere para los recubrimientos es la “previsibilidad del rendimiento”. El mayor desafío hoy en día es lograr que los recubrimientos tengan un rendimiento predecible que permita contabilizar de forma fiable los costos de obra nueva y de operación. Si se comprendiera el tiempo hasta el fallo de un recubrimiento, los propietarios podrían planificar y gestionar eficazmente los costos de operación, y si los criterios de rendimiento relevantes para la obra nueva (tiempo de secado, intervalos de repintado, etc.) fueran predecibles, también se podría optimizar la producción. El progreso en cualquiera de los atributos requeridos es esencial en el futuro, y algunas sugerencias sobre los desarrollos tecnológicos necesarios en las diferentes etapas incluyen:

En obra nueva: El uso de agua UHP (ultra high pressure water jetting – 25000 PSI hasta 70000 PSI) para preparar las superficies de acero podría adaptarse para producir un perfil superficial, así como el uso de láseres para eliminar la pintura para el posterior trabajo en caliente y el uso de tratamientos químicos localizados para las juntas y uniones de montaje.

A lo largo de su vida útil: Laminados para igualación de colores y propiedades de barrera mejoradas, recubrimientos autocurativos mediante tecnología de bacterias, microencapsulación o memoria de polímeros y antiincrustantes basados en organismos vivos o superficies microestructuradas.

Inspección para el Control y Aseguramiento de la Calidad

El enfoque actual para el recubrimiento de buques parece centrarse en responder a la pregunta “¿Lo hemos hecho correctamente?”. Si bien algunos astilleros intentan responder a la pregunta “¿Podemos hacerlo mejor y cómo?”, sus esfuerzos suelen verse limitados por la provisión de una garantía de 12 meses y con poco interés en el rendimiento a lo largo de la vida útil.

Dado el ritmo de cambio de propiedad de muchos buques, las sociedades de clasificación son quizás las más indicadas para evaluar el comportamiento y el rendimiento del recubrimiento a lo largo de la vida útil. Lamentablemente, hasta la fecha, se han centrado más en garantizar que la documentación esté auditada y sea correcta, en lugar de garantizar que la ingeniería del sistema de recubrimiento se realice correctamente para satisfacer las necesidades de construcción

Inspección de hoy

La calificación actual de inspector de la industria se basa en un curso de dos semanas, y el inspector adquiere experiencia trabajando contrato a contrato o, en algunos casos, mediante un programa de capacitación práctica. En los últimos años, las empresas de pintura han optado por subcontratar a sus inspectores de pintura (representantes de servicio técnico) para mitigar el costo de que este grupo supervise la aplicación del recubrimiento y proteger los intereses de la empresa, lo que plantea el problema de la posible lealtad del inspector.

En las obras de nueva construcción, puede haber varios inspectores presentes: el inspector del armador, el inspector/capataz de producción del astillero, el inspector de control de calidad del astillero y el inspector de la empresa de pintura. Además, en el caso de los tanques de agua de lastre y petróleo crudo, puede estar presente un inspector de una sociedad de clasificación para fines de verificación. Si la creencia actual de que los recubrimientos fallan debido a una preparación y aplicación deficientes de la superficie es cierta, entonces la conclusión debe ser que los métodos actuales de inspección y evaluación son inadecuados. Sin embargo, esta no es la causa principal del fallo (ya que no se debe únicamente a estos factores), sino simplemente un síntoma de una solución de ingeniería deficiente.

Uno de los principales retos de la inspección actual es la evaluación de cuándo un sistema de recubrimiento ha fallado, utilizando la clasificación IACS de “Bueno”, “Regular” y “Deficiente”. Por lo tanto, incluso con un grado de defectos en el que entre el 20 % y el 50 % de los bordes presentan corrosión y hasta el 20 % de las superficies planas muestran signos de corrosión (ambos clasificados como “Regular”), no se consideraría necesariamente que el sistema de recubrimiento ha fallado. Dado que se trata de espacios complejos y áreas extensas, esta valoración porcentual se realiza a simple vista y, por lo tanto, es totalmente subjetiva. Dado que los tanques de lastre deben estar en buen estado después de 15 años, existe la posibilidad de que se produzcan considerables discusiones o disputas en cuanto a esta evaluación subjetiva del grado de fallo, lo que podría resultar en costosas reparaciones innecesarias, por un lado, y en la pérdida de la integridad estructural a lo largo de su vida útil, por el otro.

Inspección del mañana

La seguridad de las operaciones de transporte marítimo depende de una política de mantenimiento eficaz. Hoy en día, las inspecciones tienen un coste elevado y los armadores suelen percibirlas como onerosas e ineficientes. El sector marítimo está adoptando poco a poco la idea del mantenimiento predictivo/basado en el riesgo, y importantes empresas están desarrollando y probando soluciones de inspección remota equipadas con diversos sensores. Por ejemplo, la industria de los drones está en auge y, desde 2018, los esfuerzos de I+D se han centrado en innovaciones en vuelo autónomo, utilizando big data, aprendizaje automático y visión artificial. En cuanto a las aplicaciones relacionadas con recubrimientos, los drones pueden adaptarse para realizar inspecciones visuales de estructuras externas o espacios cerrados de forma preplanificada, eficiente y repetible. La capacidad de los drones va más allá de la inspección visual y se extiende a pruebas más complejas, como la medición de espesores mediante sondas de ultrasonido, por ejemplo. La presencia de topógrafos sigue siendo necesaria, pero con los avances en la tecnología de realidad virtual y aumentada, es posible que ya no sea un requisito en un futuro próximo. El reto de la inspección no reside solo en los datos registrados, sino también en qué se presenta y cómo se presenta, así como en la repetibilidad de las inspecciones para que el seguimiento posterior sea significativo.

Los informes deben incluir no solo fotografías de cerca de los problemas, sino también vistas más completas para evaluar el alcance y la gravedad del área en cuestión. Sin embargo, se requieren representaciones más detalladas que no solo identifiquen las áreas inspeccionadas, sino también la ubicación de los defectos, etc., para permitir el seguimiento posterior. Para eliminar la subjetividad en la evaluación de los recubrimientos, es necesario desarrollar datos de rendimiento a lo largo de la vida útil que puedan presentarse como curvas de degradación para permitir el mantenimiento preventivo y evitar fallos del sistema. La industria también debe considerar si los niveles actuales de fallo aceptables según el enfoque de evaluación Bueno-Regular-Deficiente son significativos y adecuados.

La prestación de servicios de inspección también cambiará, ya que las empresas de pintura adoptarán un enfoque más comercial para el suministro de inspectores y la necesidad del mercado se orientará hacia una mejor supervisión y planificación del trabajo de recubrimiento, tanto en obra nueva como en dique seco, que probablemente será más adecuada para ser realizada por terceros independientes. Ya hay evidencia de que en algunos sectores del mercado se está adoptando cada vez más este enfoque.

Mantenimiento y Reparaciones

Mantenimiento de hoy

El mantenimiento se define como la capacidad de mantener un área determinada en su estado actual. Por ejemplo, si está en condiciones “Regulares”, el mantenimiento solo puede mantenerlo en ese estado, mientras que una reparación podría restaurar el área a un estado “Bueno”. Si bien el trabajo en dique seco generalmente se considera reparación, el trabajo realizado por la tripulación suele considerarse mantenimiento. Para que el mantenimiento sea efectivo, la tripulación debe recibir la capacitación correspondiente. Existe amplia evidencia interna de que una tripulación bien capacitada utiliza menos pintura y realiza mejores reparaciones, lo que reduce costos.

Mantenimiento del futuro
Se enfrentarán desafíos importantes para mantener los buques y minimizar el tiempo de inactividad, como resultado de las reparaciones durante el servicio, y existen varios escenarios posibles.

1. Será necesario mejorar los recubrimientos, los procesos de recubrimiento o las tecnologías alternativas para garantizar una vida útil de 25 años.
2. a vida útil de los buques se reducirá debido a la falta de mantenimiento, o se requerirán mayores períodos de inactividad para abordar todos los problemas en dique seco.
3. Se requerirán tripulaciones a bordo de los buques no tripulados para minimizar el tiempo de inactividad, por lo que los buques contarán con tripulación a tiempo parcial.

Conclusiones

Como se ha analizado en este artículo, no cabe duda de que, dado el estancamiento de la tecnología de procesos y la mayor carga regulatoria, las presiones de costos y plazos en las nuevas construcciones, así como el mayor número de buques que requieren dique seco a medida que crece la flota, es improbable que el enfoque actual de los recubrimientos se mantenga sostenible, y es probable que se convierta en un factor de costo cada vez más significativo para los armadores/operadores y una carga significativa en horas de trabajo y costos para los constructores navales y astilleros.

El desafío radica en el costo del desarrollo, frente a la persistencia del mercado en la reducción de precios a niveles de productos básicos, ya que el valor agregado que pueden proporcionar los recubrimientos no está claramente definido ni es accesible para todos. Esto limita la capacidad de aumentar los ingresos lo suficiente como para desarrollar nuevas tecnologías. De igual manera, las empresas de recubrimientos dominantes están en gran medida ligadas al suministro de pintura, lo que significa que probablemente surgirán soluciones novedosas de empresas más pequeñas y dinámicas, ya sea solas o en colaboración con las empresas consolidadas.

Esto planteará importantes desafíos al modelo de negocio actual y podría dar lugar a enfoques novedosos (ya en fase de prueba), donde el propietario alquila el casco submarino, los tanques de lastre, etc., a la empresa de pintura, siempre que ofrezcan el rendimiento requerido, y el mantenimiento a lo largo de su vida útil recae en la empresa de pintura o en un tercero adecuado. Sin embargo, la variedad de tipos de armadores probablemente impedirá una solución universal.

SOBRE LOS AUTORES

Andy Hopkinson es Director General de Safinah Group Ltd. Se incorporó a la industria de los recubrimientos en 1993. Antes de incorporarse a Safinah, ocupó puestos de desarrollo de negocio, servicio técnico y gestión de ventas en una de las empresas de recubrimientos más grandes del mundo.

Ralitsa Mihaylova es Jefa de Proyectos Especiales de Safinah Group Ltd. Es Ingeniera Naval y cuenta con experiencia en administración portuaria, gestión de buques y administración marítima, incluyendo una estancia de investigación en la OMI. También es miembro del Consejo Asesor Editorial de JPCL.

Raouf Kattan es el Consultor Principal y fundador de Safinah Group Ltd. Tiene experiencia en navegación, academia, transporte marítimo, construcción naval, arquitectura naval y recubrimientos protectores, y ha trabajado en una amplia gama de proyectos marinos, offshore e industriales, incluyendo la investigación de fallos catastróficos en recubrimientos y el análisis de fallos relacionados con estos.