Equipo de Acabado
Nuevo Hangar para Pintar Aviones con Control de Oxidación
Ron Joseph, Organic Coatings Editor,
Publicado en Metal Finishing Octubre 2002

Recientemente, tuve la oportunidad de visitar la Base Nellis de la Fuerza Aérea en las afueras de Las Vegas donde un nuevo hangar para pintar aviones se había instalado hacía poco tiempo. Durante  los últimos años He pasado por muchos hangares para pintura como ése, pero este, diseñado por JBI de Osseo, Wis, tiene campanas y silbatos que pensé que podrían interesar a nuestros lectores.  Si nunca ha estado dentro de un hangar de pintura,  se quedará asombrado de su enorme tamaño, porque debe alojar con toda comodidad un avión completo dentro y todavía dejar suficiente espacio para las demás actividades que se tienen que desempeñar. Por ejemplo, en una base de la Fuerza Aérea, la mayoría de los aviones ya han sido pintados cuando menos una vez antes de que regresen a ser retrabajados o para un trabajo de pintura completamente nuevo; por lo tanto, el hangar debe tener suficiente espacio para las operaciones de caminar por debajo del avión, utilizar mangueras de agua para lavar completamente las superficies, enmascarillar las áreas apropiadas y luego aplicar las capas iniciales y de recubrimiento.

Figura 1-  Vista del interior de la gran cabina hangar
de pintura e la Base Nellis de la Fuerza Aérea

Dimensiones del Hangar de Pintura

Para que los operadores puedan trabajar en todas las áreas del avión, se requieren grandes estantes y plataformas móviles. Pero los estantes de las alas y la cola tienen gran cantidad de huellas y los operadores deben guardarlos a los lados de la cabina cuando no están siendo usados. Agregue a eso un área para almacenar botes de presión de 10 galones, rollos de manguera, una pistola de lavado, gabinetes para guardar pintura, un área de contención para almacenar tambores con desperdicios peligrosos y de repente ya utilizó por completo una gran área de actividades que no tienen que ver con la pintura.

Tomando todos estos factores en cuenta, la cabina de Nellis es de 80 ft de largo x 73 ft de ancho x 12 ft de alto. En la sección del techo que está bajo el ala del avión, la cabina es de 22 ft de alto.

Como muchos hangares similares, éste tiene un diseño de corriente cruzada, con aire en movimiento desde el sistema de suministro de aire paralelo al piso y con escape a través de los filtros secos en el otro extremo. Para mantener una velocidad de aire promedio de 100 fpm por todo el hangar, JBI diseñó el flujo de aire de 84,000 cfm, calculado de la siguiente manera:

Flujo de aire (cfm) o (ft 3/min)

= 70 ft. ancho x 12 ft. alto x 100 ft./min.

= 84,000 cfm o (ft3/min)

Puertas de Pleno con Vaivén para Afuera

Una de las características únicas de diseño es que el aire de suministro entre por los filtros en las puertas de acceso del producto en la parte trasera de la cabina. Se proporcionan dos sistemas separados de suministro de aire, cada uno dando 42,000 cfm, uno para cada puerta. Aunque esta no era la primera vez que yo había visto el aire de suministro entrar a través de las puertas del pleno, lo que me impresionó fue la facilidad con la cual estas grandes y pesadas puertas podían ser balanceadas para abrirlas y cerrarlas.

Como la instalación se hace vieja las losas de concreto fuera del hangar no siempre son lisas y planas y por eso las puertas utilizan sistemas de suspensión de aire, cada uno operado por medio de un motor de 5 hp. De hecho la losa estaba diseñada para que formara una pendiente desde el hangar hacia fuera para que el agua de lluvia no entrara en el hangar. Otra intrigante característica del diseño es la manera en que el suministro entra en las puertas del pleno por medio de ductos con diámetro de 44 “de largo y que sellan las puertas cuando se cierran.

Figura 2 – Puerta abierta con dos
grandes ductos de aire.

Una puerta de panel de acceso para el personal lleva a cada pleno de puerta de manera que usted puede pararse dentro y caminar por todo lo ancho del pleno. Se han instalado filtros especiales de suministro de aire, con relativamente alta presión diferencial de 0.25 in WC, para satisfacer dos funciones: filtrar el polvo que pudiera entrar en el hangar desde el exterior y balancear el patrón de flujo de aire dentro del hangar. Al seleccionar los filtros de suministro de aire apropiados el aire tiene un movimiento laminar hacia la sección de escape en el otro extremo. Aparentemente, lo filtros de suministro de aire convencionales que tienen una caída de presión baja hacen más difícil para el diseñador de la cabina el balance del flujo de aire a todo lo largo de la cabina de rocío.

Abanicos y Motores Ahorradores de Energía

Los abanicos de escape y suministro son de 60 hp cada uno y los abanicos de escape están regulados por medio de impulsores de frecuencia variable (VFD). Funcionan monitoreando el diferencial de presión entre el interior del hangar y el exterior, asegurando, por lo tanto, que el hangar siempre opere en una presión ligeramente negativa de 0.03 en W. C. cuando la DP cae  fuera del rango deseado, la VFD aumenta o disminuye las rpm del los abanicos para que el flujo de aire regrese a la especificaciones. Al operar en una presión ligeramente negativa se extraerá muy poco polvo o suciedad en el área de rocío desde el exterior.

Algunas especificaciones de la cabina de rocío requieren que la cabina opere a una presión ligeramente positiva ((+0.03in a  +0.07in. WC) para mantener el polvo fuera, pero en la Fuerza Aérea existe a menudo la preocupación por los gases solventes y los monómeros de poliisocianato de los recubrimientos de poliuretano que pudieran escapar hacia otras áreas de trabajo de la instalación, Por lo tanto, mientras que una presión ligeramente positiva pudiera dar como resultado un trabajo de pintura de apariencia más limpia, la salud y seguridad del personal es preferente y hasta el mayor grado posible, se evita que los gases entren a los espacios de trabajo fuera del hangar. 

Iluminación sin Sombras:

En cualquier momento que entrevisto a pintores de aviones alguna de sus quejas más comunes se relaciona con una mala iluminación.  He observado que los pintores aplican capas de pintura por debajo  del avión o las alas y la luz es tan mala que estaban, literalmente hablando, “pintando en la oscuridad”. Para vencer este problema potencial, JBI diseñó el hangar con 80 lámparas localizadas en el techo y las paredes. Cada lámpara está compuesta de cuatro tubos de 3,000 lúmenes, blancos, de Phillips ,.32 - W de alta visión. Mientras que la mayoría de las especificaciones de la cabina de rocío piden bujías de 100 ft/ft2, la luz en esta instalación produce bujías de 139ft/ft2. Las luces se han puesto en una posición tal que evitan o limitan las sombras.

Reducción de Ruidos Mayores.

Si nunca ha estado por mucho tiempo en una cabina de rocío, probablemente le irritará el nivel de ruido de los abanicos. En algunas instalaciones, se les pide a los pintores que utilicen protección para los oídos, tales como los tapones comunes de esponja para evitar la pérdida de audición. He tenido la mala suerte de trabajar en cabinas de rocío en las cuales el nivel de ruido era tan alto que no podía comunicarme con facilidad con los pintores. En el hangar de la Base Nellis esto, sorprendentemente, no ocurre. A pesar de los grandes ventiladores que se ha instalado, puede uno hablar con facilidad con otra persona sin tener que elevar la voz. La mayoría de las especificaciones apuntan un nivel de ruido máximo de 73 db, pero el nivel de ruido de Nellis no es cuantificable. Esto no es magia. Aunque con un costo extra, los ventiladores de escape y suministro están localizados fuera del edificio y no inmediatamente por arriba del techo de la instalación. El bajo nivel de ruido por sí mismo hizo que los operarios estuvieran mucho más cómodos en el trabajo.

Medios Ambientales Controlados

 

En Las Vegas hace mucho calor en el verano… mucho calor… ¡tanto que los jugadores que visitan la ciudad prefiere pasar los días dentro de los casino que caminar en la calles a una temperatura de 115º F! Por otra parte, la ciudad está en el alto desierto donde por muchos años, la humedad relativa puede ser tan baja como del 15%.

 

Las capas utilizadas en el avión pintado en Nellis son sensibles a la humedad. Aplicadas en condiciones de gran resequedad, la pintura se seca antes de que toque el avión y no cura correctamente, mientras que tampoco las capas deben ser aplicadas cuando la humedad es demasiado alta, para conseguir el óptimo resultado. Teniendo esto en cuenta, los ingenieros de la Fuerza Aérea especificaron un medio ambiente de rocío dentro del hangar de 72º F y una humedad relativa de 50%. Uno puede controlar la temperatura con un sistema de refrigeración y humedad aunque ambos son costosos. Para conservar bajos los costos de energía, JBI realizó un diseño fascinante.

El sistema completo para manejar el aire contiene los siguientes elementos:

Paso 1: El aire caliente exterior del desierto pasa por un permutador de calor con placa de aire a aire donde se enfría el aire caliente y se deja que salga del hangar. La humedad relativa del aire que sale del permutador de calor aumenta ligeramente a cuenta de la caída de la temperatura. Este aumento puede ser determinado consultando una carta psicométrica estándar que puede obtener en manuales de ingeniería o quizá incluso en Internet.   

Paso 2: El aire enfriado pasa ahora por un enfriador evaporador, el cual contiene una corriente de agua del sistema de la ciudad que cae sobre un medio de cartón corrugado. Cuando el aire surge del otro lado del medio, la humedad relativa ha aumentado y dado que la evaporación es un proceso de enfriado, o por lo menos eso aprendimos en la escuela, la temperatura es más baja.

Paso 3: El aire no pasará a través de serpentines enfriadores de refrigeración seguido por un calentador de gas natural, solo uno de los cuales puede estar operando en cualquier momento. Por ejemplo, si la temperatura del aire que sale del enfriador evaporador es más alta que 72º F (nuestra meta), los serpentines de refrigeración se activarán pero el calentador de gas estará apagado. De la misma forma, si la temperatura del aire es más baja que 72º F, como durante los meses de invierno, el sistema de refrigeraron estará apagado, pero el calentador de gas estará encendido. Para el momento que el aire llega a abanico grande, debe estar a la temperatura y humedad deseadas. ¿Pero qué pasa si la humedad no está fuera de las especificaciones? Volvamos al diagrama.

Paso 4: Si la humedad relativa (RH) del aire que entra del desierto ya es muy alta (>50%), como sucede en días de lluvia, el enfriador evaporador puede ser apagado. Si el aire está ligeramente más frío que 72º F y la humedad relativa demasiado alta, el enfriador evaporador puede quedar apagado, pero un elemento de calentamiento con resistencia eléctrica en el ducto del aire se activará para que el aumento ligero en la temperatura del aire baje la RH. De nuevo, puede ver cómo los cambios de temperatura afectan el % de RH consultando una carta psicométrica.

Si usted estudia las diversas opciones verá que el diseño del sistema de manejo de aire permite a los operadores controlar una amplia combinación de temperaturas de aire del desierto/condiciones de RH.

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Disminución de Filtrado y Sistema de Carbón VOC para cumplimiento

Como muchas otras instalaciones de la Fuerza Aérea, el pleno de escape de la cabina de rocío está provisto de un sistema de filtrado de partículas de pintura en tres etapas. La primera etapa es un filtro de rodillo o capa, seguido por un filtro de panel de la segunda etapa y por el filtro de celdillas de la tercera etapa. Para asegurar el cumplimiento con NESHAP Aeroespacio todos los filtros tienen que estar certificados por el respectivo vendedor para que pasen el Método 319 de EPA. Recordará usted que este método es usado para calificar la eficiencia de captura de los medios de filtro. Cada etapa debe capturar al menos un porcentaje mínimo de partículas de polvo dentro de un rango de tamaño de micrones, especificados por la EPA. La eficiencia de captura total para las tres etapas debe ser de 98% de partículas de 2 micrones y mayores.

En La Base de la Fuerza Aérea Edwards, en 1990, también en pleno desierto, se instaló voluntariamente un lecho de carbón que contiene un pared de  filtros paletizados de 3 pulgadas de grueso que se asienta inmediatamente tras una tercer etapa de filtros de celdillas. La Base Nellis siguió después de tal manera que todos el aire cargado de solventes que pasaba por la cabina de rocío, pasara también, automáticamente por el lecho de carbón, donde los solventes (VOC) son absorbidos. Cuando el carbón está saturado es enviado fuera del sitio para su regeneración. Aparentemente, el carbón puede ser utilizado de 6 a 9 meses antes que necesite ser renovado. Muchas instalaciones, incluyendo la Base Edwards han instalado un detector de ionización de llama para monitorear que los solventes no penetren en el lecho de carbón.