COMPRESORES RECIPROCANTES

¿QUE ES UN COMPRESOR RECIPROCANTE?

Es un compresor de desplazamiento positivo, en el que la compresión se obtiene por desplazamiento de un pistón moviéndose lineal y secuencialmente de atrás hacia adelante dentro de un cilindro; reduciendo de esta forma, el volumen de la cámara (cilindro) donde se deposita el gas; este efecto, origina el incremento en la presión hasta alcanzar la presión de descarga, desplazando el fluido a través de la válvula de salida del cilindro. 

COMPRESOR RECIPROCANTE

TIPOS DE COMPRESORES

         SIMPLE ETAPA:

        •Son compresores con una sola relación de compresión, que incrementan la presión una vez; solo poseen un depurador interetapa, un cilindro y un enfriador interetapa (equipos que conforman una etapa de compresión) generalmente se utilizan como booster en un sistema de tuberías.

MÚLTIPLES ETAPAS:

•Son compresores que poseen varias etapas de compresión, en los que cada etapa incrementa progresivamente la presión hasta alcanzar el nivel requerido. El número máximo de etapas, puede ser 6 y depende del número de cilindros.

BALANCEADO – OPUESTO

•Son compresores separables, en los cuales los cilindros están ubicados a 180º a cada lado del frame.

INTEGRALES

•Estos compresores utilizan motores de combustión interna para trasmitirle la potencia al compresor; los cilindros del motor y del compresor están montados en una sola montura (frame) y acoplados al mismo cigüeñal.

•CARACTERISTICAS TECNICAS

•POTENCIA: en caballos de fuerza (Hp) o Kilowatios hora (Kw/h). 

Determina la cantidad de trabajo por unidad de tiempo que puede desarrollar el compresor.

•TENSIÓN: Es la diferencia de potencial de corriente alterna medida en voltios (VAC) cuando el compresor funciona movido por una motor eléctrico, y puede ser desde monofásico a 110V o 220 V hasta trifásico a 360V, 400V, 460V o 575V cuando el compresor funciona movido por una motor eléctrico, y puede ser desde monofásico a 110V o 220 V hasta trifásico a 360V, 400V, 460V o 575V.

•FRECUENCIA: es la variación por segundo de la polaridad de la corriente estandarizada en 50 Hz para Europa y otras zonas industrializadas y 60 Hz para gran parte de Latinoamérica incluida Colombia. y otras zonas industrializadas y 60 Hz para gran parte de Latinamérica incluida Colombia.

•INTENSIDAD DE CORRIENTE: el consumo de energía eléctrica medida en Amperios (A) el cual se encuentra en proporción directa con la capacidad de trabajo eléctrico del motor.

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•COEFICIENTE DE OPERACIÓN: corresponde a la relación entre el efecto refrigerante neto o calor que absorbe el refrigerante del producto y el proceso de compresión o calor que absorbe el refrigerante en el compresor.

•RENDIMIENTO ENERGÉTICO: es la relación entre la Potencia mecánica del compresor y la potencia eléctrica dada en Btu/Wattios hora, indica la cantidad de calor transformado por energía eléctrica consumida.

PARTES DE UN COMPRESOR RECIPROCANTE

COMPRESOR RECIPROCANTE SEPARABLE

FUNCIONAMIENTO DE UN COMPRESOR

El funcionamiento de los compresores reciprocantes se basa en un movimiento alternativo realizado por el conjunto biela-cruceta-pistón. Existen cuatro etapas durante el proceso que se dan en una vuelta del cigüeñal es decir en 360 grados.

• 1. Compresión, durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto inferior, comprimiendo el gas hasta que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la presión de la línea de descarga (Pd). Las válvulas succión y descarga permanecen cerrada.
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• 2. Descarga, luego de que la presión reinante dentro del cilindro sea superior a la presión de la línea de descarga (Pd) que es antes de que llegue al punto murto superior, la válvula de escape se abre y el gas es descargado, mientras que la de succión permanece cerrada.
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• 3. Expansión, durante este proceso el pistón se desplaza desde el punto muerto superior hasta que la válvula de succión se abra durante la carrera de retroceso o expansión, que será cuando la presión reinante en el interior del cilindro sea inferior a la presión del vapor de succión (Ps).
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• 4. Succión, luego de que la válvula de succión se abrió, que es un poco después del punto muerto superior, ingresa el fluido, y el pistón se desplaza hasta el punto muerto inferior, al final de la carrera de succión, la velocidad del pistón disminuye hasta cero, igualándose las presiones del exterior y del interior del cilindro (aunque por la velocidad del pistón no exista tiempo material a que éste equilibrio se establezca); la válvula de succión se cierra, la válvula de descarga permanece cerrada.

VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LOS COMPRESORES RECIPROCANTES

VENTAJAS

DESVENTAJAS

Mayor flexibilidad en capacidad de flujo y rango de presiones. Más alta eficiencia y costo de potencia más bajo. Capacidad de manejar pequeños volúmenes de gas. Son menos sensitivos a la composición delos gases y las propiedades cambiantes. Presentan menores temperaturas de descarga por su enfriamiento encamisado Pueden alcanzar las presiones más altas.

Fundaciones más grandes para eliminarlas altas vibraciones por el flujo pulsante. En servicios continuos se requieren unidades de reserva, para impedir paradas de planta debido al mantenimiento. Los costos de mantenimiento son 2 a 3 veces más altos que los compresores centrífugos. El funcionamiento continuo es más corto que para los centrífugos Requieren inspección más continua. Cambios en la presión de succión pueden ocasionar grandes cargas en las barras del pistón

APLICACIONES INDUSTRIALES

Servicios Comunes de Compresores Reciprocantes

• Refinerías y Petroquímica

Amoniaco, Urea, Metanol, Etileno, Óxido de Etileno, Polipropileno, Gas de Alimentación, Separación de Componentes de Gas Natura, Almacenamiento de GNL, Craqueo Catalítico• Destilación

• Petróleo y Gas

Levantamiento artificial, reinyección, tratamiento de gas, almacenamiento de gas, transmisión, gas combustible, booster, distribución de gas.

FALLAS COMUNES EN LOS COMPRESORES RECIPROCANTES

1.- BAJA PRESIÓN DE DESCARGA.-

• Mayor demanda que la capacidad del compresor.
• Anillos del pistón desgastados.
• Empaques defectuosos.
• Baja velocidad.
• Fugas excesivas.

2.- INSUFICIENTE CAPACIDAD.-

• Fugas excesivas.
• Alta presión de descarga.
• Velocidad incorrecta.
• Filtros de aire obstruidos.
• Anillos y pistones.
• Deslizamiento de bandas.
• Falla en el regulador de aire.

3.- ALTA PRESIÓN EN EL ENFRIADOR INTERMEDIO.

• Rotura o fugas por la válvula de alta presión.
• Fugas o defectos en los empaques del asiento de las válvulas.
• Manómetro defectuoso.

4.- GOLPETEOS.-

• Excesivo depósito de carbono.
• Rayados los pistones o cilindros.
• Defectos en el lubricador.
• Materia extraña en el cilindro.
• Golpeteo del pistón en la cabeza del cilindro.
• Desprendimiento del pistón o del perno del pistón.
• Desgaste de las chumaceras de los vástagos.
• Separación de las chumaceras principales.
• Ralladuras de la cruceta o de las guías de la cruceta.

CONDICIONES GENERALES PARA COMPRESORES

¿Qué son los compresores?

Un compresor es aquella máquina dinámica que se encarga de elevar la presión de un fluido compresible (gas, vapor o mezclas a gases) a otra presión más alta utilizando para ello la energía cinética de un rotor, la cual acciona un pistón o unas hélices helicoidales. Básicamente el compresor funciona por energía eléctrica suministrada al motor.

COMPRESOR DE AIRE

¿PARA QUE SE UTILIZAN LOS COMPRESORES?

Se suelen utilizar para: Los compresores son ampliamente utilizados en la actualidad en campos de la ingeniería y hacen posible nuestro modo de vida por razones como:

Son parte importantísima de muchos sistemas de refrigeración y se encuentran en cada refrigerador casero, y en infinidad de sistemas de aire acondicionado. Se encuentran en sistemas de generación de energía eléctrica, tal como lo es el Ciclo Brayton . Se encuentran en el interior muchos "motores de avión", como lo son los turborreactores y hacen posible su funcionamiento. se pueden comprimir gases para la red de alimentación de sistemas neumáticos , los cuales mueven fábricas completas.

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO

El compresor basa su principio de funcionamiento en la transformación de la energía generada por motor eléctrico  o de combustión, en energía mecánica y esta a su vez en energía neumática al comprimir el aire hasta una presión de  trabajo preestablecida.

CLASIFICACION DE LOS COMPRESORES

PARTES DE UN COMPRESOR

  ¿Cómo elijo un compresor?

No todos los tipos de compresores se fabrican en todas las gamas de presión y volumen. En la siguiente figura se indican, en una forma muy general, las capacidades de los compresores reciprocantes, centrífugos, de espiral rotatoria y de flujo axial disponibles. La aplicación más común se indica con la zona de sombreado más oscuro.

¿Cuáles son las causas principales de falla en un compresor?

Por calor excesivo

El calor excesivo provoca quemaduras del compresor.

·         Sobrecalentamiento: Se produce cuando la temperatura del gas de succión al compresor es muy elevada.

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    Bajo Voltaje: Al trabajar el compresor con bajo voltaje se traduce en un aumento de corriente eléctrica (Amperaje) provocando calentamiento en los devanados y daño del aislamiento.

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   Falta de refrigerante: El embobinado se sobrecalentará si no lo baña suficiente vapor de refrigerante para eliminar el calor que desprende.

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    Obstrucciones en el evaporador y falta de ventilación: Bajo estas condiciones el sistema tendrá muy alta presión en la cabeza del compresor y/o baja presión de succión, haciéndose excesiva la temperatura de descarga del compresor.

¿Cómo determinar un calor excesivo en el sistema? 

La temperatura máxima de descarga permisible en un compresor se mide @ 6” de la válvula de descarga y es 107°C. Esta temperatura debe ser medida con un termopar de contacto en la tubería de descarga.

Por contaminantes

En un sistema de refrigeración solo debe circular aceite y refrigerante, cualquier otra sustancia es un contaminante.

·   Aire y humedad: Son los más dañinos ya que pueden reaccionar con el aceite y el refrigerante provocando enlodadura y formación de ácidos dentro del sistema. Se forman por un vacío ineficiente. La humedad forma congelación y taponamiento de la válvula de expansión o el tubo capilar.

·  Ceras, resinas: Obstruyen válvula de expansión y tubo capilar, ocasionan perdida de compresión, tapan orificios de aceite.

·         Suciedad y brisas de metal: Se depositan en las válvulas de expansión obstruyendo la circulación del refrigerante, dañan el material aislante del embobinado, se depositan en éste y provocan corto circuito.

·   Fundentes de soldadura: Son compuestos químicos muy activos y su uso debe ser limitado. Al realizar soldaduras es recomendable pasar una corriente de Nitrógeno de 2 a 5 PSIG por la parte interna de la tubería con esto evitaremos que ingrese escoria al sistema.

Cómo determinar si existen contaminantes dentro del sistema:

Para determinar si existen contaminantes dentro del sistema se pueden utilizar las siguientes herramientas:

·  Humedad. Para determinar humedad en el sistema la Mirilla (también llamada Visor), es un dispositivo auxiliar en los sistemas de Aire Acondicionado y Refrigeración que nos permite observar la condición del refrigerante en el lugar de su ubicación. Es un indicador de la condición del refrigerante cuyas funciones son, determinar su estado líquido y su contenido de humedad.

·       

  Ácidos. Para determinar si existen ácidos dentro del sistema se puede utilizar un Kit para prueba de acidez. La muestra puede ser tomada en el cárter del compresor es importante que la presión del cárter se encuentre a presión atmosférica. Los sistemas con refrigerantes HFC y con aceite POE son mucho más propensos a captar humedad rápidamente y generar acidez que los sistemas que usan refrigerantes y aceites tradicionales, por lo que requieren más cuidados.

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  Sólidos. Para determinar si la falla del sistema es por la obstrucción de sólidos se puede verificar una caída de presión y temperatura en el filtro deshidratador de la línea de líquido.

EQUIPO PARA BOMBEO DE GAS

¿QUE ES UN EQUIPO PARA BOMBEO DE GAS?

Su función es similar a la de las bombas en un sistema de flujo de liquido. Algunos de los principios para el flujo de líquidos y la aplicación de las bombas pueden aplicarse también en el flujo de gases. Sin embargo, la compresibilidad de los gases provoca algunas diferencias importantes. 

Sistema de aire comprimido para equipos neumáticos

CONCEPTOS

• Presiones y velocidades de flujo de gas

        La velocidad de flujo de aire u otros gases se expresa con frecuencia en pies3 /min,                     abreviado cfm. Las velocidades se reportan típicamente en pies/min. 

  —     Las presiones pueden medirse en lb/pulg2 en el Sistema Británico de Unidades cuando se encuentran valores de presión relativamente grandes. Sin embargo, en la mayoría de las sistemas que manejan aire, las presiones son pequeñas y se miden en pulgadas de agua, abreviada como en H2 O. Esta unidad se deriva de la práctica de utilizar un tubo pitot y manómetro de agua para medir la presión en ductos. 

Clasificación de ventiladores, sopladores y compresores 

• Un ventilador se diseña para operar contra presiones estáticas pequeñas, hasta 2,0 lb/pulg2 (13,8 kPa). Pero las presiones típicas de operación para ventiladores son desde 0 hasta 6 pulg de H2O (0,00 hasta 0,217 lb/pulg 2 o 0,00 hasta 1500 Pa).

• —A presiones desde 2,0 lb/pulg2 hasta aproximadamente 10,0 lb/pulg2 (69,0 kPa), el dispositivo que genera el movimiento de gas se le llama soplador.

• —Para desarrollar altas presiones, tan altas como algunos miles de lb/pulg2, se utilizan compresores.

Soplador semi-automática

de aire caliente.

Propiedades y parámetros para el flujo de aire comprimido

•   — Densidad del aire: La densidad para cualquiera de las condiciones de presión y temperatura pueden calcularse de la ley de los gases ideales de la termodinámica

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• —    Velocidades de flujo para líneas de aire comprimido : Los valores dados a equipo que se utiliza para comprimir aire y para compresores que entregan aire se proporcionan en términos de aire libre, llamados en algunas ocasiones entrega de aire libre (FAD -  Free Air Delivery).
• 
  

 Propiedades y parámetros para el flujo de aire comprimido

        

           Esto proporciona la cantidad de aire entregada por unidad de tiempo suponiendo que el aire se encuentra a presión atmosférica estándar (14,7 lb/pulg2 absolutas o 101,3 kPa absolutos) y a la temperatura estándar de 60 oF o 15 oC (temperaturas absolutas de 520 oR o 285 K). Para determinar la velocidad de flujo en otras condiciones, se puede utilizar la siguiente ecuación:

donde:

  Va = velocidad de flujo de volumen (caudal) en condiciones   reales

   Vs = velocidad de flujo de volumen (caudal) en condiciones   estándar

   Patm-s = presión atmosférica absoluta estándar

  Patm= presión atmosférica absoluta real

  Pa= presión real de medición

  Ta= temperatura absoluta real

  Ts= temperatura absoluta estándar = 520 oR o 285 K.

Selección del tamaño de tubería:

  - Caída de presión.

  - Requerimiento de potencia en el compresor.

  - Costo de tubería.

  - Costo de un compresor.

  - Costos de instalación.

  - Espacio requerido.

  - Expansión futura.

  - Ruido. 

Flujo de Aire en Ductos

•    —Los sistemas de ventilación y aire acondicionado distribuyen el aire a través de ductos a relativamente baja presión.
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•     —Los ventiladores o sopladores que son responsables del movimiento del aire pueden describirse como dispositivos de alto volumen y baja presión.
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• —    Se requiere un conocimiento de las presiones en el sistema de ductos para adoptar en forma apropiada un ventilador a un sistema dado para asegurar la entrega de energía de una cantidad adecuada de aire, para equilibrar el flujo en varias partes del sistema.

Proceso de producción de aire comprimido 

BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

¿Qué es una bomba de Desplazamieto Positivo?

Bombas de desplazamiento positivo o volumétricas, en las que el principio de funcionamiento está basado en la hidrostática, de modo que el aumento de presión se realiza por el empuje de las paredes de las cámaras que varían su volumen. En este tipo de bombas, en cada ciclo el órgano propulsor genera de manera positiva un volumen dado o cilindrada, por lo que también se denominan bombas volumétricas. En caso de poder variar el volumen máximo de la cilindrada se habla de bombas de volumen variable. Si ese volumen no se puede variar, entonces se dice que la bomba es de volumen fijo.

CARACTERISTICAS GENERALES DE FUNCIONAMIENTO 

 

Las bombas de este tipo son bombas de desplazamiento que crean la succión y la descarga, desplazando agua con un elemento móvil. El espacio que ocupa el agua se llena y vacía alternativamente forzando y extrayendo el líquido mediante movimiento mecánico.

El término “positivo”, significa que la presión desarrollada está limitada solamente por la resistencia estructural de las distintas partes de la bomba y la descarga no es afectada por la carga a presión sino que está determinada por la velocidad de la bomba y la medida del volumen desplazado.

Las bombas de desplazamiento positivo funcionan con bajas capacidades y altas presiones en relación con su tamaño y costo. Este tipo de bomba resulta el más útil para presiones extremadamente altas, para operación manual, para descargas relativamente bajas, para operación a baja velocidad, para succiones variables y para pozos profundos cuando la capacidad de bombeo requerida es muy poca.

       TIPOS DE BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

• Bombas de émbolo alternativo, en las que existe uno o varios compartimentos fijos, pero de volumen variable, por la acción de un émbolo o de una membrana. En estas máquinas, el movimiento del fluido es discontinuo y los procesos de carga y descarga se realizan por válvulas que abren y cierran alternativamente. Algunos ejemplos de este tipo de bombas son la bomba alternativa de pistón, la bomba rotativa de pistones o la bomba pistones de accionamiento axial.
• Bombas volumétricas rotativas o rotoestáticas, en las que una masa fluida es confinada en uno o varios compartimentos que se desplazan desde la zona de entrada (de baja presión) hasta la zona de salida (de alta presión) de la máquina. Algunos ejemplos de este tipo de máquinas son la bomba de paletas, la bomba de lóbulos, la bomba de engranajes, la bomba de tornillo o la bomba peristáltica.   
  

   

  APLICACIONES INDUSTRIALES DE LAS BOMBAS DE DESPLAZAMIENTO POSITIVO

     Bombeo en pozos llanos

  •     Bombeo en pozos profundos.
  •     Para niveles de agua variable.
  •     Bombas de incendio.
  •     Bombas de transferencia y circulación.
  •     Operación por molinos de viento.
  •     Altas cargas a presión.
  •     Alimentación de calderas.
  •     Bombeo de aceite y gasolina.
  •     Fumigadores de cosechas.
  
   
  
  
  
  

LA INDUSTRIA CURTIDORA

La industria del curtido de pieles es una actividad estrechamente ligada a dos importantes sectores productivos del país, la industria del calzado y el faena-miento de animales, especialmente bovinos. Para el primero constituye su principal proveedor de materia prima, en cambio para el segundo, es un importante cliente para su subproducto: cuero.

En los últimos años la producción del rubro ha crecido considerablemente debido a la mayor actividad que viene presentando la industria del calzado en el país. Esta producción se concentra mayoritariamente en el norte del país, donde se ubican una gran cantidad de curtiembres.

Desde un punto de vista ambiental, el rubro curtiembre siempre ha sido mirado como una industria contaminante neta, sin tener en cuenta que aprovecha un subproducto altamente putrescible y de biodegradación lenta. Ahora bien, es cierto que el proceso del curtido genera una importante carga contaminante, sin embargo, tomando las medidas y precauciones necesarias, esta puede contrarrestarse adecuadamente.

Existen una serie de medidas para prevenir o disminuir la contaminación generada. Estas en su mayoría son de fácil aplicación y más aún, producen reducciones en los costos y mejoras productivas. Por otra parte, también existen soluciones a los problemas producidos por los desechos generados al final del proceso, es decir los denominados “end of pipe”. Si bien estas soluciones requieren de mayores inversiones y asesoría técnica especializada, no constituyen una barrera insoslayable para la continuidad de la actividad, salvo los casos de empresas altamente endeudadas o de características artesanales, siendo su número muy reducido en el país.

En general, las soluciones a los problemas de contaminación vienen a través de una combinación de medidas preventivas y de control de la contaminación. Así, se logran importantes ahorros y en definitiva, se optimizan los recursos.

PROCESO DE PRODUCCIÓN

Luego de ser beneficiados los animales, los cueros son tratados con sal por el lado carne, con lo que se evita la putrefacción y se logra una razonable conservación, es decir, una conservación adecuada para los procesos y usos posteriores a que será sometido el cuero.

Una vez que los cueros son trasladados a la curtiembre, son almacenados en el saladero hasta que llega el momento de procesarlos de acuerdo a las siguientes etapas:

• Ribera

En esta etapa el cuero es preparado para ser curtido, en ella es limpiado y acondicionado asegurándole un correcto grado de humedad. La sección de ribera se compone de una serie de pasos intermedios, que son:

· Remojo: proceso para rehidratar la piel, eliminar la sal y otros elementos como sangre, excretas y suciedad en general.

· Pelambre: proceso a través del cual se disuelve el pelo utilizando cal y sulfuro de sodio, produciéndose además, al interior del cuero, el desdoblamiento de fibras a fibrillas, que prepara el cuero para la posterior curtición.

· Desencalado: proceso donde se lava la piel para remover la cal y luego aplicar productos neutralizantes, por ejemplo: ácidos orgánicos tamponados, azúcares y melazas, y ácido sulfoftálico.

· Descarnado: proceso que consiste en la eliminación mecánica de la grasa natural, y del tejido conjuntivo, esencial para las operaciones secuenciales posteriores hasta el curtido.

· Purga enzimática: el efecto principal del rendido tiene lugar sobre la estructura fibrosa de la piel, pero existen una serie de efectos secundarios sobre la elastína, restos de queratina de la epidermis y grasa natural de la piel. Su acción es un complemento en la eliminación de las proteínas no estructuradas, y una acción sobre la limpieza de la flor, la que se traduce en lisura de la misma, y le confiere mayor elasticidad.

• Piquelado

El proceso de piquelado comprende la preparación química de la piel para el proceso de curtido, mediante la utilización de ácido fórmico y sulfúrico principalmente, que hacen un aporte de protones, los que se enlazan con el grupo carboxílico, permitiendo la difusión del curtiente hacia el interior de la piel sin que se fije en las capas externas del colágeno.

• Curtido

El curtido consiste en la estabilización de la estructura de colágeno que compone al cuero, usando productos químicos naturales o sintéticos. Adicionalmente, la curtición imparte un particular “tacto" al cuero resultante. Una variedad de productos químicos son usados, siendo el cromo el más importante.

• Procesos mecánicos de post-curtición

A continuación del curtido, se efectúan ciertas operaciones mecánicas que propenden a dar un espesor específico y homogéneo al cuero. Estas operaciones son:

· Desaguado mecánico para eliminar el exceso de humedad, además permite entregarle una adecuada mecanización al cuero para los procesos siguientes.

· Dividido o partido del cuero para separar el lado flor del lado carne de la piel.

· Raspado para dar espesor definido y homogéneo al cuero.

· Recortes, proceso por el cual se elimina las partes del cuero que no van a tener una utilización posterior.

• Procesos húmedos de post-curtición

Esto consiste en un reprocesamiento del colágeno ya estabilizado, tendiente a modificar sus propiedades para adecuarlas a artículos determinados. Este objetivo se logra agregando otros curtientes en combinación o no con cromo.

En este grupo de procesos se involucra el neutralizado, recurtido, teñido y engrasado del cuero.

• Secado y terminación

Los cueros, una vez recurtidos, son desaguados y retenidos para eliminar el exceso de humedad, además son estirados y preparados para luego secarlos. El proceso final incluye el tratamiento mecánico del lado flor y el descarne, seguido de la aplicación de las capas de terminación.

La terminación consiste en anilinas o pigmentos dispersos en un binder, típicamente caseína o polímeros acrílicos o poliuretánicos, los que son aplicados por felpa, pistola o rodillo. Lacas nitrocelulósicas o uretánicas pueden ser aplicadas con solventes orgánicos como capas de superficie.

Los sistemas de terminación basados en el no uso de solventes, están siendo desarrollados rápidamente con el consiguiente aumento de su aplicación.