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Rendimento

1. Definições

Chamamos de rendimento de uma tinta a área máxima que se pode pintar com um certo volume dessa tinta líquida. Assim, o rendimento R é a razão entre a área A e o volume V, ou

R = A / V.

De acordo com essa razão, temos que o rendimento R é diretamente proporcional à área A pintada, para um determinado volume V líquido de tinta, ou seja, quanto maior essa área, maior será o rendimento, e, por outro lado, quanto menor a área, menor o rendimento. Considerando-se uma determinada área A pintada, temos que o rendimento R é inversamente proporcional ao volume V líquido de tinta, ou seja, quanto maior esse volume, menor será o rendimento, e, por outro lado, quanto menor o volume, maior o rendimento.

Como sabemos, o volume V líquido é calculado multiplicando-se a área A pintada pela espessura E líquida, ou

V = A * E

Assim,

R = A / V = A / A*E = 1 / E,

isto é, o rendimento R é inversamente proporcional à espessura E líquida, ou seja, quanto maior essa espessura, menor será o rendimento, e, por outro lado, quanto menor a espessura, maior o rendimento. A espessura E líquida é diretamente proporcional à espessura e seca, relação esta que veremos mais adiante. Dessa forma, o rendimento R é inversamente proporcional à espessura e seca. Esta espessura deve atender às necessidades estéticas e de proteção, e geralmente situa-se numa faixa da ordem de dezenas de mícrons. Para as tintas pigmentadas deve-se observar a espessura em que se dá a cobertura óptica do substrato pintado.

Cobertura líquida (úmida):

Trabalhando-se com unidades de medida, temos que

R m2/l = A m2 / V l = A m2 / A*E l = 1 m2 / E l = 1 m2 / E m3/1000 = 1 / E mm

isto é, o rendimento R em m2/l é o inverso da espessura E líquida em mm.

O criptômetro Pfund permite que encontremos a espessura E líquida de tinta que ocultará o substrato (cobertura líquida), a qual é obtida pelo inverso do produto K*L, onde K é a constante adimensional da placa utilizada, e L é a leitura em mm encontrada.

Assim, quando se utiliza o criptômetro Pfund, temos

R m2/l = 1 / E mm = 1 / K*L mm.

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Cobertura seca:

Aplicando-se tinta em faixas de diversas espessuras líquidas (diferentes números de demãos) sobre papel de contraste, deixando-se secar e medindo-se as espessuras secas, podemos determinar a espessura seca em que não é possível distinguir o contraste (cobertura seca).

Assim como o volume V líquido é obtido pelo produto A*E, temos que o volume v seco é obtido multiplicando-se a área a seca pela espessura e seca. Observemos que a área A líquida é igual à área a seca, pois trata-se da área pintada do substrato. Assim, a razão dos volumes é igual à razão das espessuras, ou seja,

v / V = a*e / A*E = A*e /A*E = e /E.

Por definição, o teor (ou porcentagem) de sólidos (ou não voláteis) em volume %Sv é a razão dos volumes (seco e líquido) multiplicada por 100. Assim,

%Sv = 100 * v / V = 100 * e / E, e portanto,

R = 1 / E = %Sv/ 100*e, sendo R em m2/l e e em mm, ou

R = 10 * %Sv / e, sendo R em m2/l e e em m m (mícron).

2. Efeito da diluição sobre o rendimento

Quando diluímos uma tinta adicionando solvente à mesma, diminuímos o teor de sólidos (não voláteis) tanto em massa como em volume já que o solvente é um material líquido e volátil. Dessa forma, um determinado volume líquido dessa tinta necessitará uma espessura líquida maior para ocultar o substrato, já que seu teor ou concentração de materiais sólidos (não voláteis) responsáveis pela cobertura foi diminuído. A espessura líquida maior é obtida aplicando-se um número maior de demãos. Consequentemente, a área pintada (coberta física e opticamente) será menor, e menor será então o rendimento dessa tinta. É interessante observar que enquanto necessitamos uma maior espessura líquida, a espessura seca necessária não se altera, já que é uma constante que depende apenas do tipo de pigmento e da quantidade de pigmento no material não-volátil formador do filme seco.

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3. Exemplo prático

Suponhamos o seguinte exemplo:

  Tinta Thinner
%Sv (teor de sólidos) 22,5% 0
volume sólido por litro 225 ml 0
cobertura seca (espessura necessária) 15 m m -
rendimento 15 m2/l -
custo por litro US$ 6,00 US$ 3,00

Vejamos o que ocorre para diluições de 0 a 200%:

diluição, % 0 50 100 150 200
volume de tinta, l 1 1 1 1 1
volume de thinner, l 0 0,5 1 1,5 2
volume total, l 1 1,5 2 2,5 3
volume sólido, ml/l 225 150 112,5 90 75
custo por volume, US$/l 6 5 4,5 4,2 4
área por volume, m2/l 15 10 7,5 6 5
custo por área, US$/m2 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Assim, se formos pintar calotas por pulverização convencional, consideremos as seguintes características:

raio da calota 18 cm (7 ")
área da calota 0,1 m2
transferência 30%
pressão (sucção) 4 kgf/cm2 (57 psi)
vazão de tinta 280 ml/min

Vejamos o que ocorre para diluições de 0 a 200%:

diluição, % 0 50 100 150 200
área por volume, m2/l 4,5 3 2,25 1,8 1,5
calota por litro 45 30 22,5 18 15
custo por área, US$/m2 1,33 1,67 2 2,33 2,67
US$ por calota 0,13 0,17 0,20 0,23 0,27
calota por US$ 7,5 6 5 4,3 3,8
espessura líquida, m m 67 100 133 167 200
volume por calota, ml 22 33 44 56 67
tempo por calota, seg. 5 8 10 12 15
calota por minuto 12 7,5 6 5 4

É importante notar que, ao diluirmos a tinta, o custo por volume (US$/l) diminui já que o thinner é mais barato que a tinta. No entanto, a área por volume (m2/l) ou o número de peças por volume (calota/l) diminui, isto é, o rendimento é diminuído com a diluição. Portanto, o custo por área ou peça pintada sobe, já que gastamos mais com thinner, e este não contribui na formação do filme seco, mas apenas para ajuste da viscosidade da tinta para sua aplicação. Outro efeito da diluição é o aumento do tempo necessário para se pintar cada peça (calota), em virtude da necessidade de uma espessura líquida maior (maior número de demãos). Consequentemente a produtividade é diminuída com a diluição.

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4. Conclusão

A diluição de uma tinta para sua aplicação causa a diminuição de seu rendimento e da produtividade, aumentando consequentemente o custo da pintura. No entanto, para a aplicação de uma tinta líquida, sua viscosidade deve ser ajustada de acordo com o método de aplicação a ser empregado. No caso da aplicação por meio de pulverização convencional a ar comprimido, a viscosidade é ajustada por meio da diluição. Atualmente os fabricantes de tintas pesquisam para desenvolver tintas com altos teores de sólidos (não voláteis) e ao mesmo tempo com viscosidades baixas o suficiente para dispensar seu ajuste por diluição (ou por qualquer outro meio, como aquecimento, por exemplo). Simultaneamente os fabricantes de equipamentos de pintura também pesquisam para desenvolver processos com máxima transferência e produtividade.

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Tintas e Vernizes