Sandblasting: Tipos, innovaciones y alternativas ecológicas

Introducción

El sandblasting, también conocido como granallado o chorro de arena, es un proceso de limpieza mecánica utilizado para la preparación de superficies mediante la aplicación de un material abrasivo a alta presión, generalmente arena, para eliminar capas superficiales de óxidos o pinturas. Históricamente, este método ha avanzado desde enfoques tradicionales, integrando estrategias sostenibles en respuesta a preocupaciones ambientales y de seguridad.

En este artículo, se disertará sobre el proceso del sandblasting, tipos, tecnologías emergentes y las soluciones sostenibles que están transformando la industria. Además, se analizan las alternativas ecológicas que minimizan el impacto ambiental sin comprometer la eficiencia en la preparación de superficies.

¿Qué es el sandblasting?

El sandblasting consiste en proyectar diferentes tipos de partículas abrasivas a alta presión contra una superficie utilizando aire comprimido o sistemas mecánicos, con el fin de limpiar, desoxidar o preparar las superficies para mejorar la adhesión de recubrimientos posteriores y prolongar la vida útil de los materiales.

La eficacia del proceso depende de factores como el tipo de abrasivo, la presión aplicada, la adherencia de la suciedad y la distancia entre la boquilla y la superficie a tratar. Dependiendo del material abrasivo empleado y la presión utilizada, se pueden lograr distintos acabados y grados de limpieza.

Componentes básicos de un equipo de sandblasting seco

Este equipo está compuesto por varios elementos que en conjunto garantizan un funcionamiento eficiente y seguro:

• Sistema de presurización: Suministra el aire comprimido necesario para proyectar el abrasivo con la fuerza adecuada. Puede ser accionado por compresores de aire o sistemas de presión controlada.
• Tolva o tanque de almacenamiento: Contiene el material abrasivo y permite una dosificación controlada para garantizar una aplicación uniforme.
• Válvula mezcladora: Regula la mezcla de aire y abrasivo, controlando la proporción y el flujo para lograr la intensidad de limpieza requerida.
• Mangueras y válvulas de control: Transportan y regulan el flujo de aire y abrasivo, permitiendo ajustes según la aplicación.
• Boquilla de arena: Dirige el chorro abrasivo hacia la superficie objetivo. Su diseño y material influyen en la precisión y eficiencia del proceso.
• Sistema de filtrado y recolección de polvo: Reduce la dispersión de partículas en el ambiente, mejorando la seguridad y visibilidad durante el proceso. 

El siguiente video destaca las características innovadoras y la confiabilidad de los equipos de sandblasting de la empresa Elcometer, fabricados con materiales de alta resistencia y cumpliendo el estándar ASME. Estos sistemas incorporan tolvas robustas, tubería de alta resistencia, mangueras de alta presión, ruedas con cojinetes y un revestimiento anticorrosión multicapa. Además, las válvulas de control remoto neumáticas como la RCB 4000 permiten un control seguro y preciso en la boquilla, minimizando la pérdida de flujo y presión.

Influencia de la distancia de la boquilla en el rendimiento del sandblasting

La distancia entre la boquilla y la superficie es una variable crítica para determinar la intensidad y efectividad de la limpieza:

• Distancia corta (5-15 cm): Proporciona una limpieza agresiva y un perfil de anclaje profundo, pero puede causar desgaste excesivo o generar irregularidades si no se controla adecuadamente.
• Distancia media (15-30 cm): Ofrece un equilibrio entre eficiencia y control, logrando una limpieza uniforme sin comprometer la integridad del sustrato tratado.
• Distancia larga (más de 30 cm): Disminuye la efectividad del impacto abrasivo, siendo menos adecuada para limpiezas profundas o cuando se requiere un perfil de anclaje específico.

Normativas internacionales para la preparación de superficies con sandblasting

Para garantizar una preparación adecuada de superficies y lograr resultados óptimos en este proceso, existen normativas internacionales que establecen requisitos específicos de limpieza según el tipo de aplicación. Entre las más reconocidas se encuentran las normas del SSPC (Steel Structures Painting Council) y la NACE (National Association of Corrosion Engineers), actualmente integradas en la AMPP (Association for Materials Protection and Performance). 

Estas normas definen diferentes grados de limpieza, desde la eliminación de contaminantes sueltos hasta la limpieza a metal blanco, donde se remueven todos los contaminantes visibles. A través de este proceso de limpieza mecánica se logran obtener varios niveles de limpieza SSPC, asegurando que las superficies estén adecuadamente preparadas para la posterior aplicación de recubrimientos protectores.

Las categorías de preparación de superficies establecidas por la SSPC y la NACE incluyen:

• SSPC SP5 / NACE 1: Limpieza con chorro abrasivo hasta alcanzar un metal blanco, eliminando completamente contaminantes, óxidos y recubrimientos previos. Es el grado de limpieza más exigente, utilizado en ambientes altamente corrosivos.
• SSPC SP10 / NACE 2: Limpieza con chorro abrasivo hasta alcanzar un metal casi blanco, eliminando al menos el 95 % de contaminantes y óxidos adheridos (permitiendo ligeras sombras o manchas). Proporciona una excelente superficie para recubrimientos de alto rendimiento
• SSPC SP6 / NACE 3: Limpieza con chorro abrasivo comercial, eliminando al menos el 67 % de óxidos y recubrimientos existentes, (permiten ligeras trazas de residuos). Es adecuado para aplicaciones donde se requiere una buena limpieza general.
• SSPC SP7 / NACE 4: Limpieza con chorro abrasivo rápida o “ráfaga”, que remueve contaminantes sueltos, pero deja algunos residuos adheridos. Es una limpieza ligera, utilizada para aplicaciones menos exigentes.
• SSPC SP14 / NACE 8: Limpieza con chorro abrasivo industrial, eliminando la mayor parte de contaminantes, pero no necesariamente imperfecciones fuertemente adheridas.

Tipos de equipos de sandblasting

Los equipos para este proceso de limpieza se han diversificado para adaptarse a distintas aplicaciones o necesidades industriales, mejorando la eficiencia y reduciendo el impacto ambiental:

• Cabinas de sandblasting: Sistemas pequeños y cerrados utilizados para piezas pequeñas y trabajos de precisión. Estos circuitos controlan la generación y recuperación del polvo y abrasivo
• Cuartos de sandblasting: Espacios amplios diseñados para el tratamiento de piezas, diversos tamaños y complejidades; optimizan la recuperación del abrasivo y reducen la emisión de polvo. 
• Equipos portátiles: Unidades móviles utilizadas para aplicaciones en campo, mayormente en estructuras de gran tamaño.
• Sistemas con recuperación simultánea: Combinan el proceso de limpieza con sistemas de aspiración para minimizar residuos y reutilizar el abrasivo.
• Equipos de sandblasting húmedo: Utilizan una mezcla de agua y abrasivo, el cual reduce la generación de polvo y el consumo de abrasivo. Este proceso realiza una limpieza más profunda.

Clasificación del sandblasting según técnicas y abrasivos utilizados

El proceso de sandblasting se clasifica en diferentes tipos según la técnica utilizada y el material abrasivo empleado. Con el avance de la tecnología, han surgido métodos más eficientes y ecológicos que optimizan el proceso y reducen su impacto ambiental.

A continuación, se detallan las principales categorías:

Según el tipo de abrasivo

• Con arena sílice: Método tradicional, actualmente en desuso en muchas regiones debido a los riesgos de silicosis y restricciones ambientales.
• Granallado con acero: Utiliza granalla de acero, un abrasivo metálico altamente reutilizable y y efectivo para superficies metálicas.
• Con óxido de aluminio: Abrasivo agresivo adecuado para la preparación de metales duros.
• Con microesferas de vidrio: Ideal para limpiezas delicadas y acabados decorativos.
• Con abrasivos ecológicos: Utiliza materiales biodegradables como bicarbonato de sodio, cáscara de nuez, olote de maíz o vidrio reciclado.

Según el medio de aplicación

• Seco: Es el método más común, donde el abrasivo se descarga con aire comprimido.
• Húmedo: Mezcla agua y abrasivo para reducir la generación de polvo.
• Hidroblasting: Emplea agua a ultra alta presión (+20,000 PSI) sin abrasivos, siendo una alternativa distinta y no una variación directa del sandblasting.

Según la automatización y tecnología utilizada

• Manual: Operado directamente por un técnico que controla la boquilla y el flujo de abrasivo.
• Robótico: Usa robots programables para optimizar la limpieza en aplicaciones industriales complejas, aumentando la precisión, la eficiencia operativa, y reduciendo la exposición del operario a riesgos laborales.
• Con recuperación de abrasivo: Equipos diseñados para recolectar y reutilizar el abrasivo, disminuyendo costos operativos y residuos.
• Con control de precisión: Sistemas avanzados que permiten ajustar la presión y flujo de abrasivo con exactitud, optimizando el consumo de material.
• Con CO₂ sólido (hielo seco): Emplea pellets de hielo seco que subliman al impactar la superficie, eliminando contaminantes sin dejar residuos secundarios; es un método ecológico y seguro.

El siguiente video muestra el robot de limpieza con sandblasting VertiDrive V700 operando en el casco de un barco, evidenciando su precisión y eficiencia. Estos robots, controlados remotamente, minimizan la exposición de los operarios a entornos peligrosos, incrementan la productividad al operar de manera continua y reducen los tiempos de inactividad.

Abrasivos utilizados y alternativas ecológicas en la aplicación del proceso

La elección del abrasivo es fundamental para el éxito del sandblasting. Con el avance de la tecnología, han surgido opciones más seguras y sostenibles que minimizan el impacto ambiental y los riesgos para la salud.

Abrasivos tradicionales

Estos abrasivos han sido ampliamente utilizados por su eficacia, aunque algunos presentan desventajas en términos de seguridad y sostenibilidad:

• Arena sílice: Económica y efectiva, pero genera polvo de sílice, asociado a enfermedades respiratorias como la silicosis. 
• Óxido de aluminio:  Es uno de los abrasivos de sandblasting más utilizados, es un medio muy duro, principalmente utilizado para limpiezas profundas. 
• Carburo de silicio: Es el abrasivo más duro para el sandblasting, utilizado en aplicaciones que requieren una abrasión extremadamente alta, como en piedra, cerámica y vidrio.
• Granalla de acero: Duradera y efectiva para la limpieza y preparación de superficies metálicas en la industria pesada.

Alternativas ecológicas

El uso de abrasivos ecológicos en este tipo de limpieza es el más utilizado para la reducción de generación de residuos peligrosos y mejorar la seguridad laboral. Algunas opciones destacadas incluyen:

• Bicarbonato de sodio: Suave, soluble en agua y no tóxico, ideal para limpiezas delicadas sin dañar la superficie subyacente.
• Granate: Un abrasivo natural, libre de contaminantes, con buena capacidad de reutilización y menor generación de polvo.
• Escoria de cobre: Subproducto industrial reciclado, económico y eficaz para eliminar recubrimientos y óxidos.
• Perla de vidrio: Reutilizable y recomendada para acabados finos y pulidos sin afectar la integridad de la superficie.
• Abrasivo plástico biodegradable: Fabricado con polímeros de origen natural, utilizado para la remoción de recubrimientos sin dañar la superficie base.
• Cáscara de nuez: Un abrasivo orgánico y biodegradable, con características suaves, utilizado en la limpieza de motores y componentes automotrices sin riesgo de daño.
• Hielo seco (CO₂ sólido): No genera residuos secundarios, ya que los pellets subliman al impactar la superficie, lo que lo hace ideal para la limpieza de maquinaria en la industria alimentaria y electrónica.
• Abrasivos vegetales (mazorca de maíz, semillas de frutas): Biodegradables y de baja abrasividad, empleados en limpiezas suaves y delicadas. 
• Vidrio reciclado: Alternativa sostenible que reutiliza materiales, disponible en diferentes granulometrías para diversas aplicaciones de limpieza.
• Silicato de hierro: Es una granalla ecológica reciclada y esto reduce la necesidad de extraer nuevos recursos naturales.

Impacto ambiental y beneficios de las alternativas ecológicas

El uso de abrasivos ecológicos ha demostrado que pueden reducir hasta un 80% la generación de residuos peligrosos, en comparación con el uso de arena sílice. Además, los abrasivos biodegradables y de origen renovable contribuyen a la disminución de la huella de carbono, minimizando el impacto ambiental de la industria.

Alternativas de limpieza ecológicas al sandblasting tradicional

Ante el impacto ambiental del sandblasting tradicional, han surgido soluciones innovadoras que no solo reducen residuos, sino que también optimizan el proceso de limpieza:

• Limpieza con láser: Emplea un haz de luz para eliminar óxidos sin generar residuos abrasivos ni dañar la integridad del material.
• Limpieza criogénica: Proyecta pellets de hielo a alta velocidad, eliminando contaminantes mediante sublimación sin dejar residuos secundarios
• Limpieza química controlada: Emplea soluciones químicas para disolver impurezas y recubrimientos, aunque requiere un manejo adecuado para evitar impactos ambientales.
• Limpieza con ultrasonido: Utiliza vibraciones de alta frecuencia en un medio líquido para desprender contaminantes sin abrasivos, ideal para piezas delicadas y componentes electrónicos
• Nanotecnología aplicada a la limpieza: Desarrolla recubrimientos autolimpiantes que reducen la necesidad de procesos abrasivos.

Aplicaciones industriales del sandblasting

Este tipo de limpieza se emplea ampliamente en diversas industrias para la preparación y mantenimiento de superficies. Algunos de sus usos más relevantes incluyen:

• Preparación de superficies metálicas: Garantiza la adecuada adhesión de pinturas y recubrimientos anticorrosivos.
• Limpieza de moldes y matrices: Mantiene moldes en óptimas condiciones en la industria del plástico y la fundición.
• Eliminación de óxido y corrosión: Usado en construcción naval y la industria energética.
• Restauración de estructuras y monumentos: Permite la limpieza profunda de piedra, hormigón y otros materiales sin dañarlos.
• Mantenimiento de motores y componentes industriales: Se emplea para la limpieza de piezas mecánicas sin comprometer su funcionalidad.
• Acabados decorativos en vidrio y piedra: Crea texturas y patrones en materiales utilizados en arquitectura y diseño.

Conclusiones

El sandblasting continúa siendo una técnica estratégica para la preparación de superficies, pero su evolución está marcada por la búsqueda de mayor eficiencia y sostenibilidad. Con la incorporación de tecnologías innovadoras como el granallado con recuperación de abrasivos y el uso de hielo seco, las industrias están reduciendo el impacto ambiental y mejorando la seguridad operativa.

Además, la adopción de abrasivos ecológicos y alternativas sin residuos, como la nanotecnología, ofrece soluciones más limpias y efectivas sin comprometer el rendimiento del proceso. En el futuro, se espera que el sandblasting continúe adaptándose a normativas ambientales más estrictas y que la automatización con equipos robóticos optimice aún más su aplicación en sectores como la construcción, la manufactura y la industria energética.

Referencias

1. https://www.codinter.com/es/abrasivos-para-sandblasting-todos-los-tipos-y-usos-para-cada-uno/ 
2. https://grupoagras.com.mx/sandblast-arenasilicasandblast-arenasilica-sandblasteo-arenassilicas-arenasilicasanblasteo-arenassilicassandblast-arenasilicasanblastear-arenasilicaparasandblast