HORNOPINTURA

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA 
UNIDAD PROFESIONAL AZCAPOTZALCO 
 
 
 
 
TESIS PROFESIONAL QUE PARA OBTENER EL TITULO 
DE: INGENIERO MECÁNICO 
PRESENTA: ALBERTO RODRIGUEZ HARO 
 
 NOVIEMBRE, 2009 
 HORNO DE PINTURA EN 
 UNA PLANTA AUTOMOTRIZ 
 
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL 
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA. UNIDAD AZCAPOTZALCO 
TESIS PROFESIONAL. INGENIERO MECÁNICO. ALBERTO RODRÍGUEZ HARO 
HORNO DE PINTURA EN UNA PLANTA AUTOMOTRIZ 
 
 
 
 
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TABLA DE CONTENIDO 
TABLA DE CONTENIDO ............................................................................................................. 1 
PREFACIO. .................................................................................................................................... 4 
1. INTRODUCCION. EL ACABADO DE PINTURA AUTOMOTRIZ................................... 5 
1.1 LA PLANTA DE PINTURA EN EL COMPLEJO DE FABRICACION 
AUTOMOTRIZ. ......................................................................................................................... 5 
1.2 LA PLANTA DE PINTURA .......................................................................................... 9 
2. APLICACIÓN DE PINTURA .............................................................................................. 14 
2.1 EL PROCESO DE PINTADO. ..................................................................................... 15 
2.2 COMPOSICION DE LA PINTURA ............................................................................ 15 
2.3 CURADO DE LA PINTURA ....................................................................................... 20 
3. CARACTERISTICAS DEL HORNO DE CURADO DE PINTURA ................................. 24 
3.1 DISEÑOS DE HORNO ................................................................................................ 24 
3.2 PROPIEDADES DE LOS HORNOS .......................................................................... 25 
3.3 COMPONENTES DEL HORNO DE CURADO ......................................................... 26 
4. DISEÑO DEL PROCESO. ................................................................................................... 34 
4.1 REQUERIMIENTOS DE PRODUCCION .................................................................. 34 
4.2 ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE DE PINTURA ...................................... 35 
4.3 NAVE DE LA PLANTA DE PINTURA ..................................................................... 37 
4.4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO. .......................................................................... 37 
4.5 SECCIONES TRANSVERSALES. .............................................................................. 40 
4.6 SUBDIVISION DEL HORNO EN ZONAS. ............................................................... 41 
4.7 LONGITUD DEL HORNO. ......................................................................................... 46 
4.8 LOCALIZACIÓN DEL HORNO. ................................................................................ 47 
5. FLUJO DE AIRE EN EL HORNO ....................................................................................... 49 
5.1 FLUJO DE AIRE EN LAS ZONAS DE RADIACIÓN ............................................... 49 
5.2 FLUJO DE AIRE EN LAS ZONAS DE CONVECCIÓN ........................................... 50 
5.3 EL CAUDAL DE EXTRACCIÓN ............................................................................... 51 
5.4 CAUDALES DE RECIRCULACIÓN POR ZONA ..................................................... 59 
5.4.1 CAUDAL DE RECIRCULACIÓN ZONA DE RADIACIÓN. ............................... 61 
5.4.2 CAUDAL DE RECIRCULACIÓN ZONA DE CONVECCIÓN ............................. 61 
5.4.3 CAUDAL DE RECIRCULACIÓN PARA LOS SELLOS DE AIRE ...................... 62 
5.5 FLUJO DE AIRE DE PURGA. .................................................................................... 62 
5.6 CAPACIDAD DE LOS CALENTADORES ................................................................ 63 
5.7 DISEÑO DE LOS CALENTADORES ........................................................................ 64 
5.7.1 CALENTADORES DIRECTOS. ............................................................................. 65 
5.7.2 CALENTADORES INDIRECTOS. ......................................................................... 67 
5.7.3 DUCTOS EXTERNOS DE LAS ZONAS DE HORNO .......................................... 72 
5.7.4 DUCTOS INTERNOS .............................................................................................. 85 
6. CARGAS TÉRMICAS DEL HORNO ................................................................................. 98 
6.1 CLASIFICACIÓN DE LAS CARGAS TÉRMICAS ................................................... 98 
6.1.1 CARGAS DE PARTES EN MOVIMIENTO .............................................................. 98 
6.1.2 CARGAS DE FLUJO DE AIRE ................................................................................. 99 
 
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6.1.3 PERDIDAS POR TRANSMISIÓN. .......................................................................... 100 
6.1.4 CARGAS ALMACENADAS .................................................................................... 104 
6.1.5 CARGAS TRANSITORIAS ...................................................................................... 104 
6.2 CARGAS DE OPERACIÓN ...................................................................................... 107 
6.2.1 CARGA TÉRMICA DE LA UNIDAD .................................................................. 108 
6.2.2 CARGA TERMICA DEL SKID ............................................................................. 110 
6.2.3 CARGA TERMICA DE LA CADENA DEL TRANSPORTADOR ..................... 111 
6.2.4 CARGA TÉRMICA DEL AIRE DE INFILTRACIÓN. ........................................ 114 
6.2.5 CARGA TÉRMICA DEL RECUBRIMIENTO DE PINTURA. ........................... 118 
6.2.6 CARGA TÉRMICA DEL AIRE FRESCO............................................................. 128 
6.2.7 CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN DEL TÚNEL. ................................... 130 
6.2.8 CARGA TÉRMICA DE LOS DUCTOS EXTERNOS. ......................................... 134 
6.2.8.1 Carga Térmica de los ductos de la Zona 1. ......................................................... 134 
6.2.8.2 Carga Térmica de los ductos de la Zona 2. ......................................................... 146 
6.2.8.3 Carga Térmica de los ductos de la Zona 3. ......................................................... 157 
6.2.8.4 Carga Térmica de los ductos de la Zona 4. ........................................................ 164 
6.2.9 CARGA TÉRMICA POR TRANSMISIÓN DE LOS CALENTADORES. .......... 170 
6.2.10 CARGA TÉRMICA DEL AIRE DE REPOSICION. ......................................... 173 
6.2.11 CARGA TÉRMICA DEL AIRE DE PURGA. ................................................... 177 
6.2.12 RESUMEN DE LAS CARGAS DE OPERACIÓN ........................................... 179 
6.3 CARGAS DE ARRANQUE DE CALENTAMIENTO ............................................. 180 
6.3.1 CARGAS ALMACENADAS ................................................................................. 180 
6.3.2 CARGAS TRANSITORIAS ................................................................................... 194 
6.3.3 RESUMEN DE CARGAS DE CALENTAMIENTO............................................. 211 
6.4 TIEMPO DE CALENTAMIENTO ............................................................................ 212 
6.5 CAPACDAD DE LOS SISTEMAS DE COMBUSTIÓN. .........................................213 
6.5.1 EL GAS NATURAL ............................................................................................... 215 
6.5.2 COMBUSTION DEL GAS NATURAL ................................................................ 217 
6.5.3 CAPACIDAD DE CALENTADORES DIRECTOS .............................................. 221 
6.5.4 CAPACIDAD DE CALENTADORES INDIRECTOS. ........................................ 229 
7. SELECCION DE EQUIPO ................................................................................................. 237 
7.1 VENTILADORES ...................................................................................................... 237 
7.1.1 CARACTERISTICAS DE LOS VENTILADORES CENTRIFUGOS. ................ 238 
7.1.2 RESISTENCIA DEL SISTEMA DE DUCTOS ..................................................... 244 
7.1.3 CURVAS DE OPERACION DE VENTILADORES ............................................ 264 
7.1.4 RESUMEN DE VENTILADORES ........................................................................ 269 
7.2 SELECCION DE QUEMADORES ............................................................................ 270 
8. ELEMENTOS DE CONTROL DEL SISTEMA ................................................................ 274 
8.1 CONTROL DE FLUJO DE AIRE .............................................................................. 274 
8.1.1 COMPUERTAS DE REGULACIÓN .................................................................... 274 
8.1.2 INTERRUPTORES DE PRESIÓN DE AIRE ........................................................ 275 
8.2 SEGURIDAD EN SISTEMAS DE COMBUSTIÓN ................................................. 275 
8.2.1 FASES DE OPERACION DE UN QUEMADOR ................................................. 277 
8.2.2 DISPOSITIVOS DE SEGURIDAD EN SISTEMAS DE COMBUSTION ........... 279 
8.3 DISPOSITIVOS DE CORTE DE COMBUSTIBLE. ................................................. 280 
 
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8.4 LIMITES DE CONTROL DE COMBUSTIÓN ......................................................... 281 
8.5 INTERLOCKS DE SISTEMAS DE COMBUSTIÓN ............................................... 283 
8.6 DISPOSITIVOS DE DETECCIÓN DE FLAMA ...................................................... 284 
8.7 EL TREN DE GAS ..................................................................................................... 285 
8.7.1 COMPONENTES DEL TREN DE GAS ................................................................ 286 
8.7.2 SELECCIÓN DE DIAMETRO DE TUBERIA DE GAS ...................................... 290 
9. el SISTEMA DE CONTROL ............................................................................................ 292 
9.1 ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE CONTROL................................................. 292 
9.2 CIRCUITOS ELÉCTRICOS ...................................................................................... 293 
9.2.1 USO DE RELEVADORES .................................................................................... 293 
9.2.2 CIRCUITOS DE FUERZA PARA MOTORES ..................................................... 295 
9.2.3 CIRCUITO DE CONTROL DE MOTORES ......................................................... 300 
9.2.4 CIRCUITO DE PURGA DEL HORNO ................................................................. 302 
9.2.5 CIRCUITO DEL CONTROL DE LÍMITE ALTO DE TEMPERATURA ............ 305 
9.2.6 CIRCUITO DEL PROGRAMADOR DE FLAMA ................................................ 306 
9.2.7 El CONTROL LOGICO PROGRAMABLE (PLC) ............................................... 313 
9.2.8 EL CONTROL DE TEMPERATURA ................................................................... 318 
9.3 TABLEROS DE CONTROL ...................................................................................... 326 
9.3.1 TABLERO DE CONTROL MAESTRO ................................................................ 328 
9.3.2 TABLEROS DE CONTROL DE ZONA ............................................................... 330 
9.4 SECUENCIA DE OPERACION AUTOMÁTICA .................................................... 332 
9.5 OPERACIÓN MANUAL ........................................................................................... 335 
9.6 INTERFASE CON EL OPERADOR HMI. ............................................................... 336 
10. DIBUJOS PRINCIPALES .............................................................................................. 349 
11. ADMINISTRACIÓN DEL PROYECTO ....................................................................... 358 
11.1 FASES DEL DESARROLLO DEL PROYECTO ...................................................... 358 
12. BIBLIOGRAFÍA ............................................................................................................ 362 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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HORNO DE PINTURA EN UNA PLANTA AUTOMOTRIZ 
 
 
 
 
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PREFACIO. 
 
El trabajo de diseño mecánico tradicionalmente involucra cálculos y definición de propiedades 
de los componentes de un mecanismo o máquina; el presente trabajo sitúa el trabajo de un 
Ingeniero Mecánico en el campo del diseño de Instalaciones y particularmente en el de un 
Sistema con el que actualmente cuentan todas las plantas de fabricación automotriz, y que tiene 
el propósito de curar la pintura que se aplica a la carrocería del automóvil, este sistema 
desempeña una función importante en los aspectos de calidad y costos de producción de estos 
productos. 
 
Varias disciplinas de la Ingeniería se conjuntan para desarrollar una instalación y el Ingeniero 
Mecánico no debe aislarse en su campo si no ser la parte más importante para materializar el 
concepto de un proceso hasta su realización física. 
 
Para el dimensionamiento y obtención de capacidades de equipos, se utilizan temas típicos de la 
Ingeniería mecánica, como lo es la termodinámica, transferencia de calor, mecánica de fluidos, 
cálculo de estructuras; y para llevar a cabo la operación del Sistema se expondrá también el 
Sistema Eléctrico y de Control. 
 
Este trabajo recoge experiencia personal obtenida en tres compañías con presencia mundial 
dedicadas a la Ingeniería y Administración de Proyectos en este ramo: la Construcción de Plantas 
Automotrices. 
 
Los capítulos 1 al 3 tratan con información introductoria para situar a lector de este trabajo en el 
ámbito industrial donde se encuentra el Proyecto del Horno, proporciona información básica y de 
aspectos tecnológicos actuales en las Plantas de Pintura Automotriz. El Capítulo 4 menciona los 
requerimientos de cálculo y diseño de la instalación. En los Capítulos 5 y 6 se detallan cálculos 
para determinar las capacidades de equipo requeridas. En el Capítulo 7 se desglosa información 
para la selección de los equipos principales. El Capitulo 8 y 9 detalla información del sistema de 
control eléctrico y el Capítulo 10 es la culminación de este trabajo que muestra el diagrama de 
proceso con los dibujos principales. Se incluye al final en el Capítulo 11 un apartado breve sobre 
la administración del proyecto de construcción del Horno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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HORNO DE PINTURA EN UNA PLANTA AUTOMOTRIZ 
 
 
 
 
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1. INTRODUCCION. EL ACABADO DE PINTURA AUTOMOTRIZ. 
 
La pintura es un recubrimiento que tiene la función de proteger y proveer apariencia estética a la 
superficie sobre la cual se aplique.Dada la competencia que existe en la industria automotriz, el fabricante debe cumplir con la 
relación costo calidad de sus productos para tener un buen posicionamiento en el mercado. 
 
Desde el punto de vista del consumidor se toman en cuenta muchas características una de las 
cuales es la apariencia del producto es decir la forma y acabado, y tal vez sea este ultimo uno de 
los factores determinantes para adquirir un automóvil. 
 
El lograr un acabado estético de calidad en un vehículo actualmente involucra el de contar con 
una planta de grandes dimensiones dedicada a el logro de este propósito. 
 
1.1 LA PLANTA DE PINTURA EN EL COMPLEJO DE FABRICACION 
AUTOMOTRIZ. 
 
Las plantas automotrices realizan inversiones importantes para poder proveer productos con 
acabado de alta calidad, durabilidad y de colores atractivos. 
Estas inversiones involucran el de tener dentro de sus complejos una Planta de Pintura en donde 
intervienen diversos y extensos aspectos tecnológicos para cumplir los siguientes objetivos: 
 
• Prolongada y eficiente protección contra corrosión. 
• Acabado de superficie terso y brillante. 
• Aprovechamiento optimo de los materiales y productos. 
• Reducción en el consumo de energía. 
• Protección al medio ambiente. 
• Rendimiento optimo de las instalaciones. 
 
La selección del proceso adecuado en cada caso específico tiene fuerte influencia en la calidad 
del acabado y su costo. 
 
En las Plantas automotrices la realización de proyectos va desde los de gran inversión como lo es 
la construcción de una planta de Pintura (Ver. Figura No 1.1); proyectos medianos como el de 
reemplazo de algún sistema dentro de la Planta de Pintura o pequeños como mejoras y/o 
modificaciones como ocurren en un cambio de modelo. 
 
El presente trabajo se enfoca en un Proyecto de un Horno para una nueva Línea de aplicación de 
Pintura Topcoat, dentro de una Planta Automotriz. 
 
 
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Figura No. 1.1 Planta de Pintura de un Complejo de Fabricación Automotriz. 
En un complejo automotriz el proceso técnico de producción se inicia en el área de almacén de la 
materia prima, donde ésta es trasladada a las distintas áreas de producción siguiendo flujos 
paralelos y en serie. 
Las principales líneas de producción son: 
• Estampados 
• Soldadura 
• Pintura 
• Vestidura y Ensamble Final 
 
Figura No. 1.2. La planta de pintura. 
Dado que nuestro trabajo es una instalación que se encuentra dentro de la Planta de Pintura para 
tener una idea de las dimensiones dentro esta dentro de la fábrica de automóviles la Figura No 
1.1 muestra una imagen de una planta de pintura y la Figura No 1.2 muestra las dimensiones 
típicas de las naves principales de una planta automotriz. A continuación se describirán 
únicamente las instalaciones contiguas a la Planta de Pintura. 
1500m
(2400m
2
)
ESTAMPADOS SOLDADURA PLANTA DE PINTURA VESTIDURAS Y ENSAMBLE 
FINAL
300m
80
m
 
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ESTAMPADOS 
 
A la nave de estampados entra como materia prima la lamina del material y calibre requerido ya 
pre cortada para que por medio de potentes prensas se realice el formado de las partes de 
carrocería las cuales son transportadas a la línea de soldadura para el formado de la carrocería. 
 
 
Figura No. 1.3. Formado de Partes de Carrocería. 
SOLDADURA 
 
En la nave de soldadura, trabajadores unen las distintas partes estampadas para formar sub-
ensambles de bases, costados, toldos, etc., los cuales son llevados a una línea de ensamble para 
dar forma a la carrocería, todo por medio de punteadoras de arco eléctrico en forma manual. En 
algunas partes del proceso donde se cuenta con el equipo idóneo este ensamble se realiza por 
medio de robots soldadores de manera automática. 
 
 
Figura No. 1.4. Soldadura de carrocería por medio de Robots. 
 
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La carrocería totalmente ensamblada antes de Pintura se le denomina carrocería BIW (Body in 
White – carrocería en metal blanco), y esta es llevado con transportadores a la planta de pintura 
ver Figura No 1.5. 
 
 
Figura No. 1.5. Carrocería ensamblada dirigiéndose a la Planta de Pintura. 
 
VESTIDURA Y E�SAMBLE FI�AL 
 
Después de que la carrocería ha pasado por la planta de pintura esta es llevada hacia la 
planta de vestiduras y ensamble final, en esta se ensamblan las siguientes partes: 
Tablero con accesorios, vestidura, cristales, asientos, espejos, alfombras, arneses, motor 
completo con transmisión, ejes, suspensión, escape, tanque de combustible, etc. 
Este proceso se realiza en una línea de producción donde de manera manual y con auxilio 
de herramientas y dispositivos neumáticos el trabajador realiza operaciones repetitivas y 
rutinarias, para colocar y ensamblar las diferentes partes. 
Después del ensamblado, los autos son probados en aspectos como ruido, hermeticidad y 
funcionamiento en general. 
 
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Figura No. 1.6. Línea de Ensamble Final. 
1.2 LA PLANTA DE PINTURA 
En esta planta las carrocerías armadas y soldadas son trasladadas desde la planta de Ensamble de 
carrocería para recibir el acabado en la Planta de Pintura la cual consta de varios sistemas, 
procesos y equipo auxiliares según muestra el esquema de la Figura No 1.7. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura No. 1.7. Esquema de Sistemas que se encuentran dentro de una Planta de Pintura. 
CALDERAS /
CHILLERS /
COMPRESORES /
SISTEMA AGUA 
DI /
SUBESTACION
TRATAMIENTO 
DEE RESIDUOS 
DE PINTURA
UNIDADES DE 
PREPARACION 
DE AIRE 
(UPA´s)
PREPARACION 
DE PINTURA
PRETRATAMIENTO
E-COAT
ENFR.
SELLO UNDERBODY
PINTURA PRIMER
LIJADO PRIMER
LIJADO E-COAT
SELLADO 
REPARACIONES
INSPECCION FINAL
HORNO E-COAT
HORNO PRIMER
BARNIZ BASEFLASH-OFF
ENFR.HORNO TOPCOAT
DESDE SOLDADURA
HACIA ENSAMBLE
SISTEMA DE 
ELIMINACIÓN 
DE VOC’s
PINTURA TOPCOAT
SPOT REPAIR 
ENFR.
SISTEMAS
AUXILIARES
 
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Los Sistemas Principales dentro de la Planta de Pintura se describen a continuación. 
 
Pretratamiento. 
Este sistema tiene la finalidad de limpiar y desengrasar completamente la unidad y aplicar 
un recubrimiento de Fosfato de Zinc para promover la resistencia a la corrosión y la 
adherencia de la primera capa de pintura. 
Todas las carrocerías pasan por este sistema el cual consta de las siguientes etapas de 
aspersión e inmersión. 
• Desengrase alcalino 
• Enjuague 
• Fosfatizado 
• Enjuague 
• Enjuague con agua DI 
 
 
Figura No 1.8. Fosfatizado de la carrocería. 
 
 
Electrocoat. 
En este proceso también conocido como E-Coat la carrocería se sumerge en un baño de 
pintura para recibir el primer recubrimiento de Pintura por medio de electrodepositación es 
decir se hace pasar corriente eléctrica en el baño de pintura donde los iones de pinturas son 
adheridos almetal de la carrocería llegando a todas las superficies. Posterior a este proceso 
se cuenta con un horno para el curado de la pintura E-Coat. 
 
 
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Figura No 1.9. Carrocería entrando al recubrimiento al Sistema E-coat. 
 
Sellado. 
En esta parte del proceso se sellan las uniones de los paneles del piso, costados, 
salpicaderas y toldo (interiores y exteriores) con objeto de garantizar que no tengan pasos 
de agua y mejorar la apariencia del acabado. 
 
 
Figura No 1.10. Proceso de Sellado con Robots. 
 
Cabina de Aplicación de Pintura Primer. 
En esta parte se da recubrimiento inicial de Primer en todos los rebajos por medio de una 
aspersión automática; posteriormente, se dan varias manos de Primer por aspersión manual 
al total de la carrocería en interiores y exteriores y a todas las áreas de poco acceso con 
objeto de contribuir a la protección contra corrosión, esto sirve de base para recibir el color 
decorativo exterior. 
Después de la aplicación de Pintura Primer la carrocería se lleva a un horno de curado de 
pintura. 
 
 
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Figura No 1.11. Carrocería saliendo de la Cabina de Aplicación Primer. 
 
Cabina de Aplicación de Pintura Topcoat. 
Esta cabina esta divida en tres secciones la primera donde se realiza la aplicación del 
pintura base la cual es la que lleva el color del vehículo, después sigue un pequeño horno 
para curar la superficie aplicada y finalmente en esta cabina se cuenta con un área de 
aplicación de barniz que es una capa de pintura transparente para proporcionar brillo y 
mejor acabado estético. Al final de esta cabina se tiene un horno de curado completo de la 
pintura base y barniz. 
 
 
Figura No 1.12. Cabina de Aplicación Topcoat (Color Base y barniz). 
 
 
Reparaciones. 
Las carrocerías que presenten alguna imperfección, motivo de rechazo del primer Color, se 
reparan puliendo manualmente, y re aplicando pintura en el sitio que se pulió. 
 
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Inspección Final 
Es un punto de verificación final de toda la superficie de la unidad pintada y donde se 
decide si la unidad es liberada hacia el área de ensamble final si requiere alguna reparación 
y reproceso en la planta de pintura. 
 
La figura No 1.13 muestra el aspecto general de una planta de pintura automotriz. 
 
 
 
 
 
Figura No 1.13. Aspecto Físico de las instalaciones de la Planta de Pintura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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2. APLICACIÓN DE PINTURA 
 
Como se menciono en la descripción de los procesos de la planta de pintura de la sección 
anterior, en la industria automotriz los tipos de pintura usados son los siguientes: 
 
ELECTROCOAT. Primera capa de pintura electro depositada por inmersión promueve 
resistencia a la corrosión. 
PRIMER. Capa de Pintura para promover resistencia al impacto. 
TOPCOAT. Capa final compuesta por recubrimiento Basecoat que es la aplicación de 
color y Clearcoat aplicación de barniz transparente. Esta es la Pintura final y la que se nos 
presenta a la vista en una unidad terminada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura No 2.1. Tipos de Pintura usados en la Industria Automotriz. 
 
 
 
 
Los espesores de pintura típicos de las aplicaciones mencionadas que se tiene en todos los 
autos en la industria automotriz se muestran en la Figura No 2.2, los cuales todos juntos en 
promedio están en el rango de una décima de milímetro. 
 
 
 
1. E-COAT
2. PRIMER
3. TOPCOAT
 
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Figura No 2.2. Espesores de pintura típicos. 
2.1 EL PROCESO DE PINTADO. 
 
La secuencia general de una operación de Pintura es: 
 
• Preparación de la superficie. 
• Aplicación de Pintura. 
• Curado de Pintura. 
 
La preparación de la superficie con frecuencia involucra el llenado de poros, el suavizado 
de la superficie, la remoción de suciedad y grasa, y en el caso de la pintura E-coat el 
fosfatizado. 
Hay varias maneras de aplicar pintura. Las operaciones más industriales utilizan 
inmersión, y técnicas de aspersión. En la mayoría de los casos la pintura es aplicada como 
liquido para ser convertida a una película sólida por medio de curado por calor. La 
aplicación dentro de cabinas de pintura que tienen zonas de aplicación automática con 
robots y zonas de aplicación manual. 
La pintura puede ser curada por aire caliente o con lámparas de luz infrarroja. Los hornos 
de aire calentado con gas son los más comúnmente usados. 
2.2 COMPOSICION DE LA PINTURA 
 
La pintura consta de las siguientes partes: 
 
1.- Una sustancia formadora de película. Esta puede ser una resina, un polímero, etc., 
como su nombre lo indica su función es la de formar una película sólida y continua al 
secar. 
45µµµµm
 Aprox.
1/10 de
milimétro
18µµµµm
30µµµµm
12-
15µµµµm
CLEARCOAT
BASECOAT
PRIMER
ECOAT
LAMINA
 
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2.- Pigmentos. Los pigmentos son los que proporcionan color a la sustancia formadora de 
película. 
 
3.- Solventes. Los solventes, son aquellos líquidos que modifican la viscosidad mediante 
una solución con el formador de película. 
 
4.- Agentes modificadores o aditivos. Bajo este nombre se agrupan sustancias que 
diversas propiedades y efectos sobre la película en estado líquido, y sobre la película ya 
seca. 
 
 
La composición típica de las pinturas es: 
 
Resinas. 30-60%. Formador de película. 
Pigmentos. 00-05%. Color / Protección 
Solventes. 20-60%. Ajustan viscosidad y secado. 
Aditivos. 02-20%. Ajustan Propiedades 
 
 
 
LA RESI�A. 
 
Un aglutinante de pintura es el material sólido que forma la película de pintura. Este es 
generalmente un material polimérico, amorfo de estructura fuerte, el cual da a la pintura la 
mayoría de sus propiedades térmicas, mecánicas y de resistencia al medio ambiente. 
Algunas resinas, como las asfálticas y el hule, son suaves y semi-elásticas, otras como las 
epóxicas y acrílicas, son duras y podrían ser algo frágiles. 
Las piezas más pequeñas del aglutinante son las moléculas, una molécula típica de laca 
tiene una estructura espiral de tal vez de aproximadamente una millonésima parte de una 
pulgada, En la película de pintura seca, estas moléculas de laca tienden a enrollarse de 
manera aleatoria y entrelazan como si fueran espagueti revuelto. Mientras las moléculas no 
sean químicamente separadas estas se mantienen juntas por fuerzas físicas de atracción. 
Tales resinas aglutinantes son llamadas termoplásticas porque estas se derriten cuando se 
calientan. En otras pinturas, notablemente en los esmaltes, el aglutinante es aplicado en 
forma depequeñas moléculas que reaccionan entre ellas cuando la pintura es curada. Esta 
reacción da como resultado en una molécula ramificada tridimensional que puede, al 
menos en teoría, cubrir por completo una superficie. Estos materiales no se derriten cuando 
se calientan y son conocidos como termofijos. 
En la siguiente tabla se comparan propiedades generales de algunos aglutinantes más 
comunes. Debe ser enfatizado que estas propiedades pueden ser con frecuencia 
modificadas con los pigmentos y aditivos. 
 
.Propiedades comparativas de algunas resinas de pintura comunes. 
 
 
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EL PIGME�TO 
 
Los pigmentos de pinturas son pequeñas partículas duras presentes en la pintura y que le 
dan a la película el color y otras propiedades. Las partículas de pigmento están en el rango 
de espesor de menos de una micra (1µm = 0.001mm) hasta más de 100 micras. Estas 
pueden ser esféricas, planas o perfil de aguja. Algunos pigmentos son químicamente 
simples. Oxido de hierro, y carbón negro son algunos ejemplos; otros como los pigmentos 
de ftalocianina usados en pinturas alquidalicas o acrílicas son químicamente complejos. 
Los pigmentos se clasifican generalmente por ser orgánicos, sintéticos, metálicos o de tono 
perla. Las razones principales de usar pigmento son las siguientes: 
 
Poder Recubridor. Es la habilidad para cubrir y esconder una superficie. 
Color. Se requiere de un color partículas para satisfacer las necesidades o gusto del 
consumidor. 
Resistencia a la corrosión. Algunos pigmentos reducen la corrosión de los substratos 
metálicos. 
Propiedades mecánicas. El pigmento puede incrementar la resistencia de la película o 
alteras su resistencia al impacto. 
Adhesión. La propiedad de adhesión de una película de pintura puede ser mejorada 
eligiendo el pigmento adecuado en la concentración adecuada. 
Viscosidad. La fluidez de la pintura liquida esta con frecuencia relacionada a la cantidad y 
forma de las partículas de pintura. 
 
 
LOS ADITIVOS. 
 
Los aditivos son químicamente adicionados a la pintura, usualmente se suministran en 
pequeñas cantidades, para alcanzar efectos especiales. Típicamente los aditivos de pintura 
pueden ser clasificados por su efecto en las propiedades de la pintura liquida o la pintura 
seca. Algunos ejemplos importantes de propiedades de pintura que están influenciadas por 
aditivos son: 
 
 
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Propiedades de la pintura húmeda afectadas por aditivos: viscosidad, Espuma, dispersión 
de pigmento, estabilidad de emulsión. 
Propiedades de la pintura seca afectadas por aditivos: Dureza, tono, estabilidad con la luz, 
resistencia al fuego. 
 
EL SOLVE�TE. 
 
El solvente es un liquido puro o mezclado que es combinado en la pintura para hacerla más 
fácil a fluir antes de su aplicación. 
En la industria de pinturas, los solventes que están en la capacidad de solubilizar las 
resinas, son usualmente denominados: solventes activos o solventes verdaderos, para 
distinguirlos de aquellos que no la disuelven, pero que, sin embargo, deben ser 
incorporados en la formulación de las pinturas y que se denominan diluyentes o no 
solventes. Las mezclas de disolventes verdaderos o activos, disolventes latentes o 
cosolventes y diluyentes conforman lo que se denomina thinner o adelgazadores. 
 
Al formular un thinner se deben tener en cuenta los siguientes aspectos. 
• Buen poder disolvente. 
• Equilibrio de disolventes. 
• Velocidad de evaporación. 
 
 
Componentes básicos de una mezcla disolvente: 
 
Solvente Activo. 
Son aquellos líquidos volátiles capaces de disolver nitrocelulosa y otras resinas sintéticas a 
cualquier concentración y que son difíciles de ser puestas en solución. En este grupo se 
encuentran los siguientes compuestos: Esteres, cetonas y éteres de glicol. 
Esteres Cetonas Glicoles 
Acetato de Metilo Acetona Metil Celosolve 
Acetato de Etilo MEK (Metil etil cetona) Butil Celosolve 
Acetato de Butilo MIBK (Metil isobutil cetona) Celosolve 
 
Solvente Latente 
Un solvente latente o cosolvente es un liquido que no disuelve la resina por si mismo pero 
incrementa pero disminuye la tolerancia de la resina a ser diluida, es decir asiste al 
solvente activo para disolver resinas. En esta categoría encontramos a los alcoholes 
Alcoholes. 
Etanol 
Isopropanol 
Etanol 
 
 
 
 
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Diluyentes 
Es el solvente que no tiene ningún poder disolvente sobre algunas resinas sintéticas pero 
en cambio disuelve las resinas naturales casi sin excepción, lo mismo que las resinas 
fenolicas y alquidalicas. Son ampliadores de las mezclas de solventes activos y latentes y 
pueden controlar propiedades físicas como fluidez, peso especifico y contenido de sólidos. 
En esta clasificación se encuentran los hidrocarburos alifáticos y aromáticos. 
Hidrocarburos aromáticos. Hidrocarburos alifáticos 
Tolueno Nafta 
Xileno Hexano 
Benceno Heptano 
 
Todos los solventes descritos: activos, latentes y diluyentes a la vez pueden clasificarse por 
su velocidad de evaporación en: 
 
Solvente rápido. Es un solvente de rápida evaporación que sale de la pintura muy pronto 
después de la aplicación, usualmente antes de que la unidad llegue al horno. 
Solvente intermedio. Es un solvente que evapora a velocidad media, el cual sale de la 
pintura en las zonas previas a la entrada del horno y durante el levantamiento de 
temperatura en el horno. 
Solvente lento. Es un solvente de evaporación lenta que sale de la pintura durante el ciclo 
de horneo. 
 
 
Los porcentajes de composición típicos de una mezcla de solventes se presenta como se 
muestra a continuación. 
 
POR ACTIVIDAD POR SU VELOCIDAD DE EVAPORACIO#. 
 
Activo 25% Rápido 10% 
Latente 15% Intermedio 80% 
Diluyente 60% Lento 10% 
 
 
 
 
Conociendo las composiciones típicas se puede considerar compuestos usados para un 
solvente genérico: 
 
SOLVE�TE GE�ERICO 
SOLVENTE ACTIVO ACETONA 10% 
SOLVENTE ACTIVO MIBK 15% 
SOLVENTE LATENTE ISOPROPANOL 15% 
DILUYENTE TOLUENO 50% 
DILUYENTE XILENO 10% 
 
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Figura No 2.3. Composición de un solvente genérico. 
 
2.3 CURADO DE LA PINTURA 
 
El curado de pintura es el proceso que convierte la capa de pintura húmeda a una película 
permanente seca. 
El tipo de pintura usado en este proceso de manufactura es diferente del tipo de pintura que 
puede ser secada al aire. Esto debido a varias razones. La pintura secada al aire toma 
mayor tiempo para curar completamente, y el tiempo no es un lujo permitido en el 
ambiente de manufactura. Si el tiempo estuviera disponible para el secado de la pintura al 
aire, habría muchos contaminantes que podrían depositarse en el acabado durante el 
período de secado. Lo más importante, sin embargo, es el hecho que el curado de pintura 
por horno resulta en un acabado de alta calidad durable. 
Cuando la pintura se cura por calor, los solventes “flashean” o se evaporan a una mucho 
mayor velocidad que la pintura secada al aire ambiente, con lo que se aumenta 
grandemente la capacidadde producción. Y algo muy importante conforme la pintura es 
calentada u horneada, las moléculas de resina en la pintura comienzan a fluir juntas, 
resultando enlaces moleculares mas fuertes proporcionando al producto pintado mayor 
resistencia, durabilidad y calidad del acabado. 
 
El curado de la Pintura con calor tiene dos ventajas: 
• Un proceso más rápido de secado. 
• Una mejor calidad general en el Acabado. 
 
ACETONA, 10%
MIBK, 15%
ISOPROPANOL, 
15%TOLUENO, 50%
XILENO, 10%
 
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A pesar de que la pintura curada con calor tiene más ventajas sobre la pintura secada al 
aire, el proceso debe ser monitorizado para prevenir defectos en el acabado. Algunos 
defectos de la pintura que son resultado de inadecuadas operaciones de horneo pueden ser: 
Blistering. Burbujas 
Color Damage. Daño del pigmento 
Solvent pops. Cráteres de solvente 
 
 
 
LA CURVA DE CURADO 
 
En todos los casos de curado de pintura, lograr un acabado de calidad depende 
fundamentalmente de dos factores principales. 
 
• Tiempo 
• Temperatura 
 
Cuando la unidad entra inicialmente al túnel del horno, esta no alcanza inmediatamente la 
temperatura requerida para el curado de pintura. Se debe llevar la unidad hasta la 
temperatura que requiere. Después de que la temperatura apropiada ha sido alcanzada, esta 
temperatura debe ser sostenida por una cierta cantidad de tiempo. El diseño y operación 
adecuados del horno de curado de pintura, y la velocidad del transportador adecuado, son 
factores necesarios para cumplir con los requerimientos de tiempo y temperatura. 
 
La temperatura mantenida en el proceso de curado es crítica para lograr un exitoso 
acabado de pintura de alta calidad. Si hay insuficiencia de temperatura, la pintura no curará 
por completo y resultarán defectos en la pintura. Si la temperatura es muy grande puede 
ocurrir un exceso de horneo causando decoloración. Si la temperatura no sigue las etapas 
adecuadas (es decir, levantar la pintura antes de mantenerla), aparecerán defectos también. 
Es necesario levantar la temperatura gradualmente hasta la temperatura objetivo, para 
permitir una adecuada evaporación de solventes y prevención de cráteres. 
 
En la mayoría de las situaciones, la confirmación de la calidad del curado se realiza por 
una prueba física del producto después de que se completo el proceso de curado. Este 
procedimiento consume tiempo, es tedioso y en los mejores casos este solo resalta 
problemas después de que el daño se ha causado. Las inspecciones físicas de tono, 
impacto, desgaste pueden sugerir una causa potencial del problema de curado, pero con 
frecuencia estas no proveen suficiente información para permitir una acción correctiva con 
exactitud. 
 
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HORNO 
 
 
 
Figura No 2.4. Curva de Curado de un recubrimiento de Pintura.
 
Para garantizar la buena calidad del acabado, es necesario obtener conocimiento
especifico acerca de las temperaturas que 
de curado. Cada recubrimiento tiene un grafico 
tolerancias de temperatura los provee el fabricante de la pintura. L
la curva de valores de tiempo y temperatura de un recubrimiento de pintura.
 
Cuando la unidad entra inicialmente al túnel del horno, esta no alcanza inmediatamente la 
temperatura requerida para el curado de pintura. Se debe llevar 
temperatura que requiere. Después de que la temperatura apropiada ha sido alcanzada, esta 
temperatura debe ser sostenida por una cierta cantidad de tiempo. El diseño y operación 
adecuados del horno de curado de pintura, y la velocidad de
factores necesarios para cumplir con los requerimientos de tiempo y temperatura.
 
La temperatura mantenida en el proceso de curado es crítica para lograr un exitoso 
acabado de pintura de alta calidad. Si hay insuficiencia de t
por completo y resultarán defectos en la pintura. Si la temperatura es muy grande puede 
ocurrir un exceso de horneo causando decoloración. Si la temperatura no sigue las etapas 
adecuadas (es decir, levantar la pintura ant
Es necesario elevar la temperatura gradualmente hasta la temperatura objetivo, para 
permitir una adecuada evaporación de solventes y prevención de cráteres.
 
Los rangos de temperatura tiempo y sus tolerancias
por medio de la carta de curado, la cual muestra una ventana con todas las combinaciones 
 
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. Curva de Curado de un recubrimiento de Pintura.
Para garantizar la buena calidad del acabado, es necesario obtener conocimiento
especifico acerca de las temperaturas que sufrió el producto recubierto a través
de curado. Cada recubrimiento tiene un grafico específico de curado, cuyos 
tolerancias de temperatura los provee el fabricante de la pintura. La figura No 2.
la curva de valores de tiempo y temperatura de un recubrimiento de pintura. 
Cuando la unidad entra inicialmente al túnel del horno, esta no alcanza inmediatamente la 
temperatura requerida para el curado de pintura. Se debe llevar la unidad hasta la 
temperatura que requiere. Después de que la temperatura apropiada ha sido alcanzada, esta 
temperatura debe ser sostenida por una cierta cantidad de tiempo. El diseño y operación 
adecuados del horno de curado de pintura, y la velocidad del transportador adecuado, son 
factores necesarios para cumplir con los requerimientos de tiempo y temperatura.
La temperatura mantenida en el proceso de curado es crítica para lograr un exitoso 
acabado de pintura de alta calidad. Si hay insuficiencia de temperatura, la pintura no curará 
por completo y resultarán defectos en la pintura. Si la temperatura es muy grande puede 
ocurrir un exceso de horneo causando decoloración. Si la temperatura no sigue las etapas 
decir, levantar la pintura antes de mantenerla), aparecerán defectos también.
levar la temperatura gradualmente hasta la temperatura objetivo, para 
permitir una adecuada evaporación de solventes y prevención de cráteres. 
Los rangos de temperatura tiempo y sus tolerancias los especifica el fabricante de pintura 
por medio de la carta de curado, la cual muestra una ventana con todas las combinaciones 
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. Curva de Curado de un recubrimiento de Pintura. 
Para garantizar la buena calidad del acabado, es necesario obtener conocimiento exacto y 
a través del proceso 
de curado, cuyos límites y 
No 2.4 muestra 
Cuando la unidad entra inicialmente al túnel del horno, esta no alcanza inmediatamente la 
la unidad hasta la 
temperatura que requiere. Después de que la temperatura apropiada ha sido alcanzada, esta 
temperatura debe ser sostenida por una cierta cantidad de tiempo. El diseño y operación 
l transportador adecuado, son 
factores necesarios para cumplir con los requerimientos de tiempo y temperatura. 
La temperatura mantenida en el proceso de curado es crítica para lograr un exitoso 
emperatura, la pintura no curará 
por completo y resultarán defectos en la pintura. Si la temperatura es muy grande puede 
ocurrir un exceso de horneo causando decoloración. Si la temperatura no sigue las etapas 
es de mantenerla), aparecerán defectos también. 
levar la temperatura gradualmente hasta la temperatura objetivo, para 
los especifica el fabricante de pintura 
por medio de la carta de curado, la cual muestra una ventana con todas las combinaciones 
 
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que se pueden tener con estos parámetros para lograr un curado óptimo. La Figura No 2.5 
muestra los datos básicos de una carta de curado. 
 
Combinaciones de temperatura tiempo fuera de la línea de horneo máxima de la carta de 
curado dará como resultado sobrecurado o quemado de la pintura y combinaciones fuera 
del límite inferior la pintura no será polimerizada, teniendo un acabado pegajoso. 
 
El escoger la combinación de temperatura-tiempo es el primer paso del diseño de un 
horno de pintura, y es donde se fundamenta el diseño de toda la instalación, cálculos y 
selección de equipos. 
 
 
 
Figura No 2.5. Especificaciones de Curado 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3. CARACTERISTICAS DEL HORNO DE CURADO DE PINTURA 
 
Un horno se utiliza para: 
• Alcanzar las propiedades mecánicas adecuadas del acabado (ej. Dureza, adhesión, 
suavidad, etc.). 
• Previene daños en la superficie pintada (ej. por solvente, variaciones de tono de 
color). 
 
El Horno se ubica en el paso final en el proceso de pintado. El horno proporciona el curado 
de pintura, elevando la temperatura de la masa del producto y de su material de 
recubrimiento y manteniendo esta temperatura por un tiempo predeterminado. 
 
Por lo tanto un horno provee dos operaciones principales: 
1.- Elevar la temperatura de la unidad hasta la temperatura de curado de manera 
controlada. 
2.- Mantener la unidad a una temperatura dada por un periodo fijo para que ocurra el 
curado completo de la pintura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura No 3.1. Esquema básico de las operaciones del Horno. 
 
3.1 DISEÑOS DE HORNO 
Se tienen dos diseños de horno en las plantas de pintura: 
 
Horno Horizontal: Este Horno es un túnel que se instala al mismo nivel que otras 
instalaciones de proceso, también son conocidos como Hornos “Straight Through” (de 
trayecto recto). 
 
 
 
Figura No 3.2. Horno Horizontal. 
 
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Horno Elevado: Este Horno es un túnel que corre inclinaciones en la entrada y en la salida, 
también son conocidos como Hornos “Camelback” o como Hornos tipo A. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura No 3.3. Horno Elevado. 
 
 
3.2 PROPIEDADES DE LOS HORNOS 
 
El Horno debe de tener los siguientes elementos controlados para cumplir su objetivo. 
 
• Temperatura de aire 
• Exclusión de contaminantes. 
• Flujo de aire. 
• Renovación de Aire 
 
TEMPERATURA DEL AIRE. 
 
Para lograr el curado de las unidades de producción el horno debe de proveer el calor 
necesario por medio de aire calentado, por lo tanto la temperatura del aire que se hacia el 
horno es un parámetro importante para lograr este objetivo. 
En la industria automotriz el calentamiento del aire que se dirige al interior del Horno se 
establece por medio de quemadores de gas y/o por medio de intercambiadores de calor 
aire-gas. Estos equipos se instalan en Unidades separadas denominados Calentadores y son 
unidades que cuando es utilizado quemador con la flama en contacto con el aire que va 
hacia el horno, se considera que el Calentador es de “calentamiento directo”. Si se utiliza 
intercambiador de calor el Calentador se considera de “calentamiento indirecto”. Los 
Calentadores también tienen montados ventiladores para proporcionar recirculación del 
aire que es calentado hacia y desde el Horno. 
 
EXCLUSIO� DE CO�TAMI�ATES. 
 
Cuando el producto entra al horno, la superficie pintada está expuesta a contaminación de 
partículas suspendidas en la corriente de aire, hasta que la superficie superior de la pintura 
 
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seque, antes del curado. Por lo tanto es importante que la corriente de aire sea limpia de 
partículas como sea posible. 
Usualmente se instalan filtros para el flujo de aire en las unidades que suministran el 
calentamiento. 
 
FLUJO DE AIRE. 
 
Para entregar el aire calentado, se utilizan sistemas de distribución de aire con conductos 
internos y externos. En estos sistemas se encuentran elementos como compuertas 
reguladoras, deflectores, boquillas para ajustar la entrega del aire calentado. Los patrones 
de flujo de aire se deben de mantener para distribuir el aire sobre la superficie del 
producto. 
 
RE�OVACIO� DE AIRE. 
 
Durante el proceso de curado de pintura, solventes en forma de Compuestos Volátiles 
Orgánicos (VOC´s) son liberados. Estos solventes son considerados tóxicos por las 
agencias de Ecología y Salud, el diseño del sistema del horno debe de contar con los 
elementos que permitan la expulsión de aire de manera constante y su renovación para 
evitar concentraciones de VOC’s que sobrepasen los límites permisibles. 
3.3 COMPONENTES DEL HORNO DE CURADO 
El propósito del Horno de curado de pintura es el de proveer una calidad optima de 
acabado de alta durabilidad en los vehículos. La pintura que se usa en la manufactura 
automotriz requiere calor para lleva a cabo el curado. 
Los hornos de curado de pintura tienen dos métodos: curado por radiación y curado por 
convección. 
 El Sistema de Horno consiste de los siguientes equipos especiales: 
• Túnel de Horno 
• Zonas de Radiación 
• Zonas de Convección 
• Sellos de aire. (Contención de Calor). 
• Extracción de Aire 
• Calentadores 
 
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Figura 3.4. Componentes del Horno de Curado de Pintura 
 
TU�EL DEL HOR�O 
 
El túnel del horno es el aspecto exterior principal que se percibe de este tipo de instalación dentro 
de la planta de pintura y es un cerramiento de sección rectangular con el perímetro totalmente 
aislado, y este da alojamiento a los ductos internos de las zonas de radiación y de convección y 
en el extremo de entrada y en el de salida cuenta con sellos de aire. 
Al túnel del horno llegan conductos desde los calentadores para llevar aire caliente hacia los 
ductos internos. 
 
 
Figura No 3.5. Túnel del Horno 
 
ElevarTemp.
Zona Radiación
Contención de 
calor
Contención de 
Calor
Calentador Calentador
Extracción
MantenerTemp.
Zona Convección
 
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Túnel 
Ductos Externos 
Ductos Internos 
Ventilador de 
Recirculación Quemador 
A todo lo largo del túnel del horno y por el interior se instala el transportador por medio del cual 
son procesadas las unidades de producción para cumplir con el curado de la aplicación de 
pintura. 
El túnel del horno por el interior de las paredes y techo incluye reforzamiento de acero al carbón 
para mantener resistencia y rigidez estructural, igualmente el piso esta reforzado en el interior 
para soportar la cargas del transportador y las unidades de producción. 
 
ZO�AS DE RADIACIÓ� 
 
Dentro del desarrollo tecnológico que se ha tenido en la construcción de plantas 
automotrices se ha tenido la necesidad de tener un medio para que el curado y secado de la 
película de pintura este aislada del ambiente para evite la depositaciónde partículas que 
puedan causar un defecto en el acabado, mientras la pintura está en su fase liquida; y se ha 
encontrado el uso de calor radiado desde ducto fabricados en lámina los cuales tiene aire 
calentado en recirculación, con este método la pintura depositada en la carrocería es secada 
con calor transmitido por radiación. 
Actualmente a estas zonas de horno se les llama Zonas de radiación donde se cura la 
pintura con calor emitido directamente de las paredes del horno, y con uso mínimo de 
movimiento de aire caliente sobre la unidad de producción. Las paredes radiantes del 
horno emiten energía calorífica hacia cualquier objeto que esté en su “línea de vista“ de los 
paneles de la pared. 
El interior del túnel del horno consiste en paneles recubiertos de porcelana color negro. 
Los paneles porcelanizados tienen un alto grado de emisividad y son unos eficientes 
radiadores de calor. 
 
 
 
 
Figura No 3.6. Esquema de una Zona de Radiación 
 
 
 
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A los paneles radiantes se les suministra calor proveniente de calentadores de gas 
localizados en el exterior del horno, se cuenta con conductos desde los calentadores los 
cuales conectan directamente al horno. Cada calentador tiene un ventilador de 
recirculación el cual provee la fuerza de movimiento al aire que va y retorna del horno. 
 
La naturaleza de este tipo de calor permite que las ondas de calor radiantes penetren la 
pintura y calienten la estructura que está abajo, en este caso el vehículo. 
Este es un proceso importante porque es necesario que la carrocería gane calor de tal 
manera de sacar los solventes de la pintura. En este proceso el curado ocurre desde adentro 
hacia fuera, es decir desde la superficie metálica hasta la superficie pintada de la unidad de 
producción. Al calentar la carrocería, los solventes en la pintura comienzan a evaporar y la 
pintura empieza a curar. 
 
Las zonas de radiación son conocidas también como “zonas de levantamiento “, o “zonas 
de elevación” debido a que en esta zona el horno “levanta “ temperatura, hasta alcanzar la 
temperatura objetivo que requieren los vehículos para el curado. Normalmente, las 
primeras dos o tres zonas en el túnel del horno son zonas de levantamiento. En estas zonas, 
como se menciono, hay un mínimo de flujo de aire para reducir la posibilidad de 
contaminación de pintura húmeda con las partículas que pueda transportar el ambiente de 
la planta. 
 
 
ZO�AS DE CO�VECCIO� 
 
Después de que las unidades salen de las zonas de de radiación la superficie exterior de la 
película de pintura ha secado y no hay riesgo de que algún contaminante se incruste sobre 
esta, y por lo tanto el curado se puede continuar descargando aire caliente sobre la unidad, 
y esto se hace en las zonas de convección. 
 
En las zonas de convección de los hornos se suministra aire desde calentadores que tienen 
ventiladores de recirculación incorporados, los cuales proveen aire caliente a los ductos 
internos de convección dentro del túnel del horno. Los ductos internos de las zonas de 
convección tienen aberturas para que salga el aire caliente y entre en contacto con la 
unidad de producción. Los mismos conductos internos tienen conectada la línea de retorno 
de aire desde el interior del túnel hasta el calentador. Las zonas de convección son 
llamadas también “ zonas de mantener “, las cuales mantienen la unidad a la temperatura 
específica por la cantidad de tiempo designada. 
En las zonas de convección, los calentadores de gas siguen siendo las fuentes de 
suministro de calor, utilizándose calentadores de tipo indirecto. 
 
 
 
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Ductos Externos 
Túnel 
Ductos Internos 
Ventilador de 
Recirculación 
Intercambiador de calor y 
Quemador 
 
Figura No 3.7. Esquema de una Zona de Convección. 
 
 
LOS CALE�TADORES 
 
Los sistemas de calentamiento de Hornos son equipos independientes los cuales 
proporcionan las características de aire necesarias para las zonas de horno. Los 
Calentadores tienen incorporados los equipos necesarios para las variables más 
importantes: 
 
– Ventilador de Recirculación. Proporcionan el caudal requerido de aire 
caliente. 
– Quemador. Provee la temperatura requerida del aire de recirculación. 
– Filtros. Permiten que el aire de recirculación este dentro de los niveles de 
limpieza requeridos. 
 
Los calentadores son cerramientos de paredes aisladas que alojan el equipo mencionado, y 
se colocan en su sitio establecido, conectando a los ductos internos del horno por medio 
de ductos de suministro y retorno también llamados ductos externos. 
Se utilizan dos tipos básicos de cámaras de combustión en los sistemas de Hornos: 
 
Calentadores Directos 
 
En estos calentadores el aire de recirculación hace contacto directo con los productos de 
combustión. 
 
 
 
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HORNO 
 
 
 
Figura No 3.
Esto calentadores se usan en las zonas de radiación dado que el aire que es calentado entra 
en los ductos de radiación, no entra en contacto con el ambiente interno del horno, y 
forma un circuito “cerrado” con el calentador. Al ser un circuito “cerrado” 
purgar el aire extrayendo una fracción del caudal de recirculación, para evitar que los 
productos de combustión se concentren en aire de recirculación, y para balancear el 
circuito se permite la entrada de aire de renovación en el calentador, 
de entrar al calentador, ver figura 
 
Figura No. 3.
 
 
 
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No 3.8. Esquema de un Calentador Directo. 
 
Esto calentadores se usan en las zonas de radiación dado que el aire que es calentado entra 
en los ductos de radiación, no entra en contacto con el ambiente interno del horno, y 
forma un circuito “cerrado” con el calentador. Al ser un circuito “cerrado” 
purgar el aire extrayendo una fracción del caudal de recirculación, para evitar que los 
productos de combustión se concentren en aire de recirculación, y para balancear el 
circuito se permite la entrada de aire de renovación en el calentador, el cual se filtra antes 
ver figura No 3.8. 
No. 3.9. Esquema de un Calentador Indirecto. 
 
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Esto calentadores se usan en las zonas de radiación dado que el aire que es calentado entra 
en los ductos de radiación, no entra en contacto con el ambiente interno del horno, y 
forma un circuito “cerrado” con el calentador. Al ser un circuito “cerrado” se requiere 
purgar el aire extrayendo una fracción del caudal de recirculación, para evitar que los 
productos de combustión se concentren en aire de recirculación, y para balancear el 
l cual se filtra antes 
 
 
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Calentadores Indirectos 
En estos calentadores el aire de recirculación NO entra en contacto con los productos de 
combustión. Se utiliza un intercambiador de calor como separador. 
Los calentadores indirectos se usan en las zonas de convección de horno, para aislar los 
productos de combustión del aire de recirculación ya que este aire entra en el ambienteinterno del horno., dentro del horno hay extracción constante para purgar solventes 
evaporados de la pintura, y la reposición de aire se hace desde estos calentadores, con 
entradas de aire fresco, en las cuales se instalan filtros de alta eficiencia. Ver figura No 3.9. 
 
SELLOS DE AIRE 
 
El flujo de aire de suministro y extracción dentro del túnel del horno está típicamente 
diseñado para operar a presión ligeramente negativa con respecto a la del ambiente exterior 
con el propósito de minimizar la salida de calor y solventes hacia los alrededores. Pero 
esto también significa que aire contaminado exterior al horno entre al túnel del horno; los 
sellos de aire asisten en la eliminación de este problema. 
Las secciones primera y última del horno donde el vehículo entra y sale son los Sellos de 
Aire de Entrada y de Salida. El propósito de los sellos de aire del horno es el de prevenir 
que aire caliente del interior escape del túnel y caliente el área de los alrededores. 
 
En el sello de aire, se hace recircular aire con un ventilador, manteniendo un balance de tal 
manera que exista una pequeña corriente de aire del exterior entrando a la zona del sello, 
conocida como aire de infiltración, con esto se evita que exista corrientes de aire caliente 
hacia fuera del túnel del horno. El aire de infiltración es tomado por el ducto de extracción 
del horno. El sello de aire por lo tanto tiene ductos en el interior del túnel donde se 
descarga el aire y en el mismo túnel de sello de aire se cuenta con los ductos de succión o 
retorno para lograr la recirculación de aire. Ver figura No 3.10. 
 
Figura No 3.10. Esquema de un sello de aire. 
 
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EXTRACCIO� DE AIRE DEL HOR�O 
 
El tiempo de curado y la temperatura del horno, no son los únicos requerimientos para 
alcanzar un curado de pintura adecuado. Adicional a estos factores debe haber expulsión 
de aire del interior del túnel del horno para prevenir acumulación de solventes que pueda 
alcanzar concentraciones peligrosas. Se utiliza un ventilador para extraer el aire del 
interior del horno, y regularmente se envía al exterior de la planta. 
El aire que es expulsado del horno es renovado a través de ingreso de aire fresco desde los 
calentadores indirectos, permitiendo que se mantenga el balance de aire en el horno, y 
lográndose el intercambio de aire requerido. 
 
 
 
 
Figura No 3.11. Esquema del Ventilador de Extracción del horno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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4. DISEÑO DEL PROCESO. 
 
Se requiere un Horno de Curado en una nueva Línea de Pintura Topcoat para la Planta de 
Pintura de un complejo de ensamble automotriz ubicado en Toluca, Edo de México, que o 
ajuste en el espacio destinado dentro de la nave de la planta de pintura, y que cumpla con 
las especificaciones de producción requeridas y con las especificaciones de curado por 
parte del fabricante de pintura. El sistema de control del horno deberá proveerla habilidad 
de funcionamiento en modo manual y de manera automática. Ver Figura No 4.1. 
 
 
 
Figura 4.1. Especificaciones de Diseño del Horno. 
 
4.1 REQUERIMIENTOS DE PRODUCCION 
 
PRODUCCION REQUERIDA: 25 unidades por hora. 
NUMERO DE TURNOS AL DIA: 2 Turnos 
CANT. HORAS POR TURNO: 8 horas 
 
DATOS DE LA CARROCERIA: 
Nueva unidad RH2007 
Dimensiones de la Unidad (según se muestra las figuras No 4.2 y No 4.3). 
Peso de la Unidad: 650Kg. 
Área Pintada: 15m2 
Superficie expuesta a calentamiento: 65m2 
 
 
Especificaciones de 
la Instalación
•Especificaciones de Producción
•Especificaciones de la Pintura
•Especificaciones de Espacio
•Consideraciones de Diseño
DISEÑO DE LAS ZONAS DEL HORNO
TIPO DE HORNO (HORIZONTAL / ELEVADO)
LONGITUD DEL HORNO
 
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 Figura No 4.2. Vista Frontal de la unidad RH2007 
 
 
 
 
 
Figura No 4.3. Vista Lateral de la unidad RH2007 
4.2 ESPECIFICACIONES DEL FABRICANTE DE PINTURA 
La Figura 1 muestra la carta de curado para la pintura Topcoat del Horno de Curado. 
La carta de curado para el recubrimiento Clearcoat CC201 indica 10 minutos a 145°C. 
Para lograr un óptimo curado de esta pintura, el componente recubierto debe ser calentado 
hasta 145°C y se debe mantener esta temperatura por 10 minutos. Dada la 
interdependencia de la temperatura con el tiempo, también la carta de curado nos muestra 
que algún recubrimiento puede tener varias series de combinaciones temperatura-tiempo 
para el curado, por ejemplo 10 minutos a 145°C, 25 minutos a 130°C, o 40 minutos a 
125°C., cada una de estas combinaciones provee el mismo grado de curado, y es obtenida 
por la carta del material provisto por el fabricante de Pintura. 
 
 
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Figura No 4.4. Carta de Curado del Fabricante de la Pintura. 
 
Para un curado satisfactorio todas las áreas recubiertas de la unidad de producción deben 
ser calentadas con combinaciones temperatura-tiempo dentro de los limites mostrados en 
la carta, valores fuera de estos, dará como resultado condiciones de curado inaceptables. 
Para el diseño del Horno de Curado se determina usar el tiempo de sostenimiento de 
temperatura de 15 minutos por lo que se tomarán los siguientes valores de la Carta de 
Curado del Fabricante de la Pintura mostrada en la Figura No 4.4. 
 
Tiempo: 15 minutos 
Límite Inferior: 120°C 
Limite Superior: 144°C 
Límite Inferior de Producción: 125°C 
Limite Superior de Producción: 140°C 
 
Temperatura de Diseño: 133°C 
PINTURAS PPH
PRODUCTO CC201
CLEARCOAT DE DOS COMPONENTES
CARTA DE CURADO
100
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50
Tiempo [minutos]
10'@145°C
15'@120°C
35'@140°C
47'@120°C
13'@130°C
T
em
p
er
at
u
ra
 d
el
 M
et
al
 [
°C
]
30'@120°C
41'@130°C
25'@142°C
 
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4.3 NAVE DE LA PLANTA DE PINTURA 
 
Figura No 4.5. Corte transversal de la nave de la planta de pintura. 
 
Las dimensiones de la sección de la nave de la planta de pintura donde se alojarán las 
instalaciones del horno son: seis (6) bahías de 12 metros de longitud por una bahía de 21 
metros de ancho. La elevación de la cuerda inferior del techo de la estructura de la nave es 
de 10m desde el nivel de piso terminado. Ver Figura No 4.5. 
La longitud efectiva del horno deberá ser no mayor a 50 metros. 
Las Instalaciones del Horno deben de considerar estructura de soporte para todos los 
componentes como son: calentadores, ventiladores, tableros de control, etc.. 
Se deberá proveer un pasillo de al menos 3m de ancho, con una altura libre hasta la 
estructura de techo de la nave. 
 
4.4 CONSIDERACIONES DE DISEÑO. 
 
Las consideraciones de diseño constan de información dimensional, tipos de materiales, 
velocidades en los conductos, especificaciones deltransportador y de la carrocería, que 
provienen de las especificaciones complementarias del cliente, y de las experiencias de 
diseños previos de horno que están en operación. 
Las consideraciones de diseño se listan a continuación: 
 
 
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1.- Aislamiento térmico del túnel del horno. 
Las paredes laterales, piso y techo del túnel del horno tendrán como mínimo 150mm de 
espesor de aislamiento entre paredes de lámina. Las paredes exteriores de paredes y techo 
serán de lámina aluminizada calibre 20 (1mm) y las paredes de lamina interiores serán de 
lámina aluminizada calibre 18 (1.2mm). El recubrimiento superior del aislamiento de piso 
será de lámina aluminizada calibre 12 (2.75mm) y el inferior en lamina aluminizada 
calibre 18 (1.2mm). 
La construcción y aislamiento del túnel deberá ser de tal manera que el 90% de las 
superficies exteriores no excedan 10°C por arriba de la temperatura ambiente. 
El piso del horno debe ser diseñado para soportar una carga de 250Kg/m2 . 
 
2.- El Transportador. 
Como información preliminar del transportador se sabe que este tendrá 680mm de altura 
desde el piso del horno hasta la superficie de rodamiento donde se moverá el skid con la 
unidad de producción montada. Y desde la parte inferior del skid hasta la parte baja de la 
unidad se tendrán 400mm. 
El transportador tendrá un peso de 96Kg/m y cada cadena tiene 16Kg/m. 
 
3.- Ducto de extracción del horno. 
Las dimensiones del ducto de extracción que estará localizado en la parte central superior 
del túnel del horno será de 800mm x 450mm. Los conductos de extracción serán 
fabricados en lámina aluminizada calibre 20 (1mm). 
El aire de extracción del horno deberá salir del interior a través de aberturas fijas ubicadas 
uniformemente a lo largo del ducto de extracción. 
 
4.- Conductos de Radiación. 
La profundidad de los conductos de radiación laterales en el interior del horno será de 
250mm. 
Para asegurar una buena transferencia hacia las paredes emisoras, el flujo de aire dentro de 
estos conductos será turbulento con una velocidad en el rango de 15m/s y 20m/s. 
Los conductos internos de radiación serán de lamina aluminizada calibre 16 (1.6mm), 
excepto el lado emisor que será de lamina de acero al carbón calibre 16 (1.6mm) con 
recubrimiento en los dos lados de esmalte de porcelana color negro. 
 
5.- Ducto inferior zonas de radiación. 
Se requiere suministro de aire de ventilación a las zonas de radiación por debajo de la 
unidad para promover el calentamiento en estas áreas de la unidad donde hay mayor 
densidad de metal. Esto se realizara introduciendo aire caliente y filtrado a un ducto 
inferior. 
El tamaño del ducto Inferior de las zonas de radiación será de 750mm por 750mm. 
Fabricado en lamina aluminizada calibre 16 (1.6mm). 
 
6.- Ductos de convección. 
La construcción de los conductos de convección será en lamina aluminizada calibre 20 
(1mm). La altura del ducto de retorno de convección será de 600mm y estará ubicada 
 
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debajo del ducto de extracción. Esta localización del ducto de retorno permitirá un 
movimiento de aire de convección de abajo hacia arriba, para realizar un barrido de aire 
caliente sobre la unidad. 
 
7.- Recirculación de aire. 
La recirculación de aire estará en el rango de 150 a 200 cambios de volumen por hora, por 
medio de ductos de lámina aluminizada calibre 16 (1.6mm). 
 
8.- Distancia desde la parte superior de la unidad hacia el ducto de extracción. 
La distancia vertical desde la parte superior de la unidad hasta la parte inferior del ducto 
de extracción deberá estar entre 300mm y 450mm. 
 
9.- Distancia desde la unidad hasta las paredes del horno. 
La distancia horizontal desde la unidad hasta las paredes radiantes deberá estar entre 
300mm y 450mm. 
 
10.- Puertas de la unidad. 
La unidad de producción será transportada dentro del túnel de horno con las puertas 
abiertas 100mm. 
 
11.- Velocidades de aire en los ductos externos. 
La velocidad de aire en los ductos externos de suministro, deberá ser no mayor a 12m/s; y 
la velocidad de aire en los ductos externos de retorno, deberá ser no mayor a 10m/s. 
 
12.- Chimeneas de extracción. 
El aire de extracción será expulsado fuera de la nave por medio de chimeneas que estarán a 
una altura no menor a la elevación de 20 metros. 
 
13.- Sistema de Control. 
El sistema de control deberá proveer funcionamiento automático y manual del horno 
 
14.- Tableros de Control. 
El Sistema de control, deberá considerar tableros eléctricos en cada zona y un tablero de 
control maestro el cual deberá proveer una interface de pantalla con el operador para el 
monitoreo de las variables de operación y desde donde se realizará el arranque y paro 
automático del sistema. 
 
15.- #ormas Técnicas. 
El diseño del horno deberá considerar normas técnicas locales, de seguridad y medio 
ambiente. 
 
 
 
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4.5 SECCIONES TRANSVERSALE
 
Conforme las consideraciones de la sección anterior el diseño de la s
las Zonas de Radiación será como se observa en la figura No 4.
 
Figura No 4.6. Diseño Sección Transversal Zonas
Y el diseño de la sección transversal de 
la figura No 4.7. 
 
 
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CCIONES TRANSVERSALES. 
nes de la sección anterior el diseño de la sección 
como se observa en la figura No 4.6. 
. Diseño Sección Transversal Zonas de Radiación.
 
Y el diseño de la sección transversal de las Zonas de Convección será como se observa en 
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ección transversal de 
 
de Radiación. 
como se observa en 
 
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Figura No 4.7. Diseño Sección Transversal Zonas de Convección.
 
 
4.6 SUBDIVISION DEL HORN
Según se especifico en la sección 3.3 el horno tendrá zonas de levantamiento o elevación 
de temperatura y zonas de sostenimiento para proporcionar el curado 
De la carta de curado del fabricante de pintura se ha determinado tener un tiempo de 
sostenimiento de temperatura de curado de 15min., para poder calcular las capacidad de 
las instalaciones del horno, se requiere conocer también el tiempo d
temperatura, y con estos dos valores, modelar la curva de horneo de diseño. 
 
Una estimación preliminar del tiempo de elevación de temperatura se realiza considerando 
la zona de radiación como un medio a temperatura constante donde la unidad de 
 
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. Diseño Sección Transversal Zonas de Convección.
SUBDIVISION DEL HORNO EN ZONAS. 
Según se especifico en la sección 3.3 el horno tendrá zonas de levantamiento o elevación 
de temperatura y zonas de sostenimiento para proporcionar el curado de la pintura.
De la carta de curado del fabricante de pintura se ha determinado tener un tiempo de 
sostenimiento de temperatura de curado de 15min., para poder calcular las capacidad de 
las instalaciones del horno, se requiere conocer también el tiempo de levantamiento de 
temperatura, y con estos dos valores, modelar la curva de horneo