Aspectos clave a considerar en los recubrimientos para vagones ferroviarios en contacto con alimentos

La especificación del sistema de recubrimiento alimentario más adecuado para los vagones que transportan y almacenan productos alimentarios secos y húmedos requiere una cuidadosa consideración. Por supuesto, el recubrimiento debe ser compatible con la normativa de la “Food and Drug Administration” (FDA), así como con el producto que se transporta. También debe permitir temperaturas elevadas (ya que algunos productos alimentarios deben calentarse al cargarlos y descargarlos) y el almacenamiento a largo plazo del contenido (ya que los vagones cargados con alimentos ácidos pueden permanecer descargados durante muchos días), y el material del recubrimiento no debe interactuar con los productos ni estropearlos. Pero más allá de eso, los propietarios, operadores y especificadores de vagones necesitan profundizar en las diversas capacidades de sus opciones de sistemas de recubrimientos para lograr eficiencias operativas, prolongar la vida útil y ahorrar costes. Desde la perspectiva del propietario, todo lo que pueda hacerse para reducir el coste total de propiedad de un vagón debe tenerse en cuenta.

Por eso, los especificadores (IARCOR ESPRIM) deben considerar ir más allá de lo básico para asegurarse de que el recubrimiento seleccionado tiene la flexibilidad suficiente para gestionar el choque térmico y las tensiones del transporte, una alta retención para garantizar la protección de las juntas soldadas y las costuras afiladas, y resistencia al impacto y a la abrasión para adaptarse a las operaciones de carga, descarga y limpieza. También deben encontrar un recubrimiento que facilite la descarga de vagones y sea compatible con los procesos de limpieza con vapor. Por último, deben tener en cuenta la versatilidad del recubrimiento, ya que los que pueden utilizarse tanto en contacto con alimentos secos como húmedos pueden ofrecer un potencial de ahorro sorprendente. Para ayudar a los propietarios, operadores y especificadores de vagones a seleccionar las soluciones óptimas de recubrimiento con grado alimenticio para sus flotas, este artículo repasará tanto las especificaciones básicas como las propiedades que normalmente no se tienen en cuenta.

“Los especificadores deben considerar ir más allá de lo básico para garantizar que el recubrimiento seleccionado tenga suficiente flexibilidad, retención de bordes y resistencia al impacto y a la abrasión para soportar las tensiones operativas.”

Las necesidades básicas
Los recubrimientos aplicados como películas continuas en el interior de vagones tipo tolva y vagones tipo cisterna sirven como barreras funcionales entre los sustratos de acero de los vagones y los materiales alimenticios almacenados en su interior. Son necesarios para proteger tanto los vagones de la corrosión como los productos alimenticios contenidos en su interior de la contaminación. A la hora de elegir un recubrimiento adecuado, los equipos de ingeniería y especificación suelen centrarse en estas cuatro consideraciones principales: Cumplimiento de la FDA, compatibilidad de los productos, temperaturas de funcionamiento y duración del almacenamiento.

_{Fig. 1: Los vagones tipo tolva almacenan principalmente productos alimenticios secos con recubrimientos compatibles con el contacto indirecto con alimentos.
FOTO: CORTESÍA DE SHERWIN-WILLIAMS PROTECTIVE & MARINE}

Cumplimiento de los recubrimientos
Para su uso en el sector alimenticio, los recubrimientos de vagones deben cumplir los estrictos requisitos establecidos en el estándar FDA 21 CFR 175.300, entre los que se incluye el mantenimiento de un requisito de relación entre volumen y superficie de gramos/pulg2 (lb/m2) durante el almacenamiento y el transporte. Esta normativa, que abarca los recubrimientos resinosos y poliméricos, garantiza que los recubrimientos aprobados puedan utilizarse con seguridad como superficies en contacto con alimentos, ya que no desprenderán su contenido a los materiales alimenticios almacenados. Los recubrimientos aprobados por la FDA están cualificados para el contacto indirecto con los alimentos en el caso de los alimentos secos, para el contacto directo en el caso de los alimentos húmedos o para una combinación de ambos.

Compatibilidad con los productos
Los recubrimientos de los vagones también deben ser compatibles con su contenido para garantizar la seguridad alimenticia, así como la protección continua del interior de los vagones; la compatibilidad con el pH es especialmente importante. Por ejemplo, los productos alimenticios muy ácidos, como el zumo de naranja, la pasta de tomate y los ácidos grasos, son más propensos a atacar agresivamente un recubrimiento en comparación con los alimentos con un pH más neutro, como la soja y el arroz. Los productos alimenticios muy alcalinos, como los de interfase a base de maíz – un subproducto muy corrosivo del almíbar de maíz – también plantean problemas. Incluso los gránulos de plástico en contacto indirecto con alimentos que se envían a los fabricantes para producir botellas y otros envases alimenticios requieren un recubrimiento compatible, ya que la combinación de ciertos tipos de gránulos y la condensación en el interior de un vagón de ferrocarril puede crear ácido acético corrosivo en el espacio libre del vagón. Los gránulos de polietileno, poliestireno, polipropileno y otros plásticos no son corrosivos y no causan problemas, pero los de ácido tereftálico, copolímero de etileno y acetato de vinilo, ácido isoftálico, alcohol polivinílico y ácido tereftálico purificado se consideran corrosivos. En todos los casos, el recubrimiento especificado debe poder soportar las tensiones corrosivas sin deteriorarse.

Tolerancia a la temperatura
Un recubrimiento de vagón deberá tolerar sin romperse las temperaturas más altas a las que se verá sometido por los productos alimenticios almacenados o los procedimientos de limpieza. Por ejemplo, los productos alimenticios espesos como la melaza, el jarabe de maíz de alta fructosa y otros edulcorantes deberán calentarse al cargar y descargar los vagones cisterna. Además, los vagones se limpiarán periódicamente con vapor, lo que puede someter al recubrimiento a temperaturas que alcancen los 350 F. (176 C) Tanto la carga en caliente como las actividades de limpieza con vapor someten a los recubrimientos al choque térmico de pasar de temperaturas ambiente frías a temperaturas muy calientes. Estas diferencias extremas de temperatura pueden hacer que un recubrimiento incompatible se agriete, se ampolle o se desprenda, ya que no puede soportar las tensiones de la rápida expansión o contracción. Los recubrimientos con suficiente resistencia al choque térmico pueden calentarse, lavarse y cargarse a diferentes temperaturas sin problemas.

_{Fig. 2: Los vagones cisterna contienen principalmente productos alimenticios húmedos, por lo que requieren recubrimientos compatibles con el contacto con alimentos húmedos. Se limpian después de cada descarga con vapor a alta temperatura y, por lo tanto, deben ser compatibles con las temperaturas elevadas y el choque térmico asociado.
FOTO: CORTESÍA DE SHERWIN-WILLIAMS PROTECTIVE & MARINE}

Duración del almacenamiento
La duración del almacenamiento de una mercancía en el interior de un vagón también puede afectar a la especificación del recubrimiento, ya que también entran en juego consideraciones de compatibilidad y temperatura. Por ejemplo, cuanto más tiempo permanezca en el interior de un vagón un producto alimenticio ácido almacenado a una temperatura elevada, mayor será la posibilidad de que el producto ataque y deteriore el recubrimiento. Por lo tanto, los propietarios de vagones deben especificar un recubrimiento que pueda soportar exposiciones a largo plazo cuando sea probable un almacenamiento prolongado.

Consideraciones adicionales
Las consideraciones mencionadas hasta ahora son todos criterios estándar para especificar recubrimientos de vagones. Para mejorar los resultados, los especificadores deben tener en cuenta aspectos adicionales, como la flexibilidad del recubrimiento, la resistencia al impacto y a la abrasión, el coeficiente de deslizamiento, la retención de bordes, la compatibilidad con la limpieza y la versatilidad. Cada propiedad tiene el potencial de mejorar la vida útil del recubrimiento, al tiempo que reduce los costes totales de propiedad.

Suficiente flexibilidad
Por muchas razones, los recubrimientos de vagones de ferrocarril deben tener una flexibilidad inherente que permita a los recubrimientos moverse cuando están sometidos a diversas tensiones. Por ejemplo, se necesita la flexibilidad suficiente para adaptarse a las tensiones físicas a las que se verá sometido un vagón durante el transporte. Esto es especialmente importante en los grandes vagones tolva actuales, que contienen dos juegos de separadores de acero para mantener su integridad estructural. Cuando un vagón viaja por las vías del tren, todo el vagón se flexiona, siendo las placas las que más se mueven. Sin un recubrimiento suficientemente flexible, es probable que el recubrimiento se agriete en las interfaces de soldadura, abriendo la puerta para que la corrosión comience y se acelere. Además, los vagones tolva se golpean con frecuencia durante las operaciones de descarga, lo que puede dañar un recubrimiento no flexible. Los productos alimenticios secos transportados en vagones tolva pueden atascarse en zonas estrechas y, por tanto, no poder descargarse sólo por gravedad. Cuando esto ocurre, los trabajadores suelen golpear el exterior de los vagones con mazos de cara blanda para desprender los productos. Con cada golpe, el recubrimiento interior debe ser lo suficientemente flexible como para soportar la fuerza del impacto inverso sin romperse. Los recubrimientos con suficientes propiedades de flexibilidad y elongación soportarán estos impactos.

“Los recubrimientos de vagones de ferrocarril deben tener una flexibilidad inherente que les permita moverse al ser sometidos a diversas tensiones. También se requiere suficiente flexibilidad para adaptarse a las tensiones físicas que un vagón de ferrocarril experimentará durante el transporte.”

Resistencia adecuada a los impactos y a la abrasión
La resistencia de un recubrimiento a los impactos directos y a la abrasión es otra especificación importante a tener en cuenta, especialmente en el caso de los productos alimenticios secos. Durante la carga de los vagones tolva, se vierten desde lo alto granos de maíz, soja, pellets de plástico y otros productos alimenticios duros. El recubrimiento debe ser capaz de soportar la fuerza de estos productos al golpearlo repetidamente, de modo que no se deforme, rompa o raye. También debe soportar los rigores del transporte, durante el cual el contenido del vagón puede desplazarse. Un recubrimiento con suficiente resistencia al impacto y a la abrasión puede soportar sin problemas los procedimientos de llenado y descarga.

Alto coeficiente de deslizamiento
Un aspecto poco considerado de muchos recubrimientos de vagones es su capacidad para liberar con facilidad el material almacenado. Los vagones suelen vaciarse por gravedad. Por lo tanto, los materiales almacenados deben deslizarse o fluir fácilmente desde el recubrimiento hasta la zona de descarga. Cuanta menos fricción encuentren los materiales, mejor. Por lo tanto, los recubrimientos con coeficientes de deslizamiento más elevados son una buena elección, ya que las materias primas se descargarán más fácilmente, con menos necesidad de martillear los vagones. Los lavados también son más fáciles, ya que cualquier material atascado se desprenderá más fácilmente y el agua se drenará sin esfuerzo.

Mejora de la retención de los bordes
La forma en que un recubrimiento se mantiene en los bordes soldados, las costuras afiladas y las varillas de refuerzo es fundamental para su rendimiento a largo plazo y su protección contra la corrosión. Estas zonas son propensas a la corrosión si el sistema de recubrimiento carece de suficientes propiedades de retención en los bordes. Cuanto mayor sea la acumulación de película en los bordes y otras zonas de forma irregular, mayor será la capacidad del recubrimiento para soportar los rigores de las operaciones de carga, almacenamiento, transporte, descarga y limpieza. Los recubrimientos con una excelente resistencia al impacto y a la abrasión también ayudarán a retener los bordes.

Compatibilidad de la limpieza
Los vagones cisterna deben limpiarse a fondo para evitar la contaminación de los nuevos productos alimenticios que se les añadan para su almacenamiento y transporte. Por ejemplo, un vagón cisterna que transporte leche se limpiará después de cada descarga utilizando vapor a alta temperatura. Estas limpiezas se realizan al menos una vez a la semana, sometiendo cada vez el recubrimiento a los rigores del choque térmico y la exposición a altas temperaturas. Los vagones tolva suelen limpiarse con menos frecuencia porque a menudo se llenan con el mismo producto alimentario seco. Sin embargo, los vagones tolva requieren los mismos métodos de limpieza y, por tanto, recubrimientos con la misma capacidad de limpieza que los utilizados para los vagones cisterna que transportan productos alimenticios húmedos.

“Los procesadores que reciben, envían y/o almacenan alimentos tanto secos como húmedos tienen una opción adicional que proporciona un importante ahorro de combustible, especialmente al reparar o recubrir vagones de ferrocarril.”

Versatilidad en contactos con alimentos
El contenido de los vagones utilizados para el transporte y almacenamiento de alimentos y bebidas es muy predecible. Los vagones tolva almacenan principalmente productos alimenticios secos, utilizando recubrimientos compatibles con el contacto indirecto con alimentos. Los vagones cisterna contienen principalmente productos alimenticios húmedos, por lo que requieren recubrimientos compatibles con el contacto con alimentos húmedos. Por lo tanto, los procesadores de alimentos que producen o utilizan exclusivamente productos alimenticios secos o húmedos pueden especificar recubrimientos para vagones que estén clasificados para uno u otro escenario de contacto. Sin embargo, los procesadores que reciben, envían y/o almacenan tanto alimentos secos como húmedos tienen una opción adicional que supone un importante ahorro de costes, especialmente a la hora de reparar o recubrir vagones.

Pueden especificar un recubrimiento compatible con el contacto con alimentos secos y húmedos. Una instalación que muele maíz y procesa jarabe de maíz con alto contenido en fructosa es un buen ejemplo en el que un recubrimiento con doble contacto con alimentos sería beneficioso. Supongamos que la instalación necesita enviar dos vagones diferentes al taller para su recubrimiento: un vagón tolva que transporta maíz molido y un vagón cisterna que transporta jarabe de maíz. En el taller, los aplicadores limpiarían, prepararían y revestirían el vagón tolva con un sistema de recubrimiento en seco por contacto con alimentos y, a continuación, cambiarían el material de recubrimiento antes de tratar el vagón cisterna con un sistema de recubrimiento diferente. Sin embargo, el cambio de material de recubrimiento entre una aplicación y otra conlleva un coste elevado que se repercute al propietario.

Si, por el contrario, el taller pudiera aplicar el mismo sistema de recubrimiento en ambos vagones, se evitarían los costes de cambio y el propietario del vagón obtendría ese ahorro. Además, el segundo vagón podría revestirse antes, ya que no habría retrasos para cambiar los recubrimientos.

Esta estrategia de especificación también tiene implicaciones que van más allá de las reparaciones, ya que una instalación podría optar por aplicar una única especificación de recubrimiento en todos los ámbitos. De este modo, cuando fabriquen nuevos vagones tolva y cisterna al mismo tiempo, obtendrá el mismo rendimiento en el taller y las mismas ventajas de ahorro de costes al no tener que cambiar de material de recubrimiento.

_{Fig. 3: Las propiedades de resistencia al impacto y a la abrasión son cruciales para proteger los vagones cisterna durante las actividades de carga y descarga.
FOTO: BEYONDIMAGES / GETTY IMAGES}

Especificaciones que ahorran costes
Para los sistemas de recubrimiento de productos alimenticios, que se espera que duren entre 15 y 20 años en vagones tolva y entre 5 y 10 años en vagones cisterna, cualquier ahorro es bienvenido para los propietarios, operadores y especificadores de vagones. Al ir más allá de la simple comprobación de la compatibilidad, los especificadores pueden optimizar sus selecciones de recubrimientos para conseguir soluciones a largo plazo que también contribuyan a la reducción de costes. Garantizar que el recubrimiento tenga propiedades específicas como flexibilidad, retención de bordes, resistencia al impacto y otras es importante para conseguir una vida útil más larga y reducir los costes de mantenimiento. Además, especificar un recubrimiento de doble uso aprobado para el servicio de alimentos secos y húmedos puede suponer un ahorro de costes.

Sobre el autor
Taylor Lewis es Gerente de Desarrollo Comercial de Transporte Ferroviario de Sherwin-Williams Protective & Marine. Es Inspector de Recubrimientos con certificación NACE (Nivel II) y cuenta con 16 años de experiencia en la industria de recubrimientos, incluyendo múltiples puestos en ventas y marketing, desde Alaska hasta el Golfo de México.

_{Fuente: JPCL
Traducción al idioma español: IARCOR INTERNACIONAL}