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Figura 1 –  Reporte de prueba 319 del Método Típico
(publicado con permiso de  AJ Dralle Co.)

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(Hz) Un Impulso de Frecuencia Variable (VFD) cambia la frecuencia de la corriente alterna eléctrica y es medida en Hertz 

Supongamos que el ingeniero del diseño selecciona un motor de 40 HP, 60 HZ que pueda impulsar el abanico a 1,3000 RPM contra una DP de 4.5” SP para dar un resultado de flujo de aire de 35,000 CFM. Ya que hay una relación lineal entre RPM y HZ en el DP inicial de 1.0” SP el motor necesitará tan solo 979*60/1,300 = 43 HZ y los costos para que funcione el motor por 8 horas de operación de la cabina de rocío será regularmente bajo. Sin embargo, como los filtros comienza a cargar con exceso de rocío de pintura y la DP aumenta a 3.5” SP, la frecuencia requerida para impulsar el motor a 1,1500 RPM es 1,50*60/1,300= 53 Hz. Vemos por lo tanto que a medida que la presión DP aumenta necesitamos aumentar las RPM del abanico, el cual se entiende que requiere considerablemente más energía para impulsar el motor.

Cuando los filtros están frescos y nuevos, la velocidad del abanico es baja y el VFD está en una frecuencia baja. Cuando el filtro se ensucia más, la velocidad aumenta y el amperaje (requisito de energía) también. Finalmente llegamos a un punto donde el VFD está en su punto máximo y no es posible aumentar más la velocidad. En eses punto  suena la alarma y el sistema puede cerrarse o comenzar una secuencia de advertencia.

¿Qué pasa si el abanico se quedara en una velocidad fija o si no tenemos un sistema de velocidad variable? Los filtros continuaría cargándose y el flujo de aire de la cabina se reduciría. Es posible reducir el flujo de aire en la cabina a niveles que no sean seguros desde el punto de vista de riesgo de incendio. Pero es más probable que el trabajo de pintura de la cabina se vea afectado causando defectos en la superficie que luego se requiera retrabajar. El pintor notaría esto e investigaría la causa del problema. Pronto vería que la caída de la presión del filtro está por encima del punto establecido y que la velocidad del abanico se maximizaría. Entonces deduciría que el filtro necesita cambiarse y tomaría los pasos apropiados para remediar la situación.

Una vez examinado el estado de los filtros, veríamos que las caídas de presión a través de cada etapa de filtrado no están en sus límites efectivos. En otras palabras, los filtros tenían más vida. Esto no es de sorprender cuando lo observamos desde un acercamiento del sistema. Los filtros no son el cuello de botella del sistema. El desempeño del abanico es afecto mucho antes que los filtros estén completamente consumidos.

La reducción en el desempeño de la cabina sería un signo de peligro vital para el pintor que necesita cambiar los filtros.

Diseño de la Cámara de Filtro

Ahora que hemos aprendido sobre las características del filtro y el abanico, veamos el diseño de las cámaras del filtro (Figura 4). La cámara diseñada para altas presiones tiene varias características en común. Pueden contener elementos estructurales tales como vigas I y pueden tener elementos de paneles de hoja de metal más pesados. El diseño de una cámara normal que maneja presión estática de 1.25” es un ejercicio trivial y fácil de cumplir. El diseño de una cámara de presión estática de 3” debe tener algunos elementos estructurales tales como vigas I para evitar la succión desde las paredes caídas.

Además, los frenos de los paneles deben ser más profundos para evitar la caída. Un diseñador debe también ver el espacio entre el panel y los elementos de la viga para ayudar con la carga. Obviamente, los diseños estructurales más allá del alcance de este artículo tampoco van más lejos que el artículo mismo.

Debe resultar obvio que los tres (filtros, abanicos y diseño de cámara) están interrelacionados y que lo que afecta a uno, afecta también a los otros. Si la caída de presión cambiante del filtro se fija en 1.25” sp, entonces el caballo de fuerza será bajo, el costo del reemplazo del filtro será alto y el costo de la cámara será bajo. Con una cámara diseñada para presión estática de 3”, el caballo de fuerza será moderado, mientras que el costo de la cámara será también moderado. El costo del reemplazo del filtro también permanecerá moderado.

Para una cámara de presión estática de 8”, el reemplazo del filtro será bajo, pero el costo del caballaje de fuerza y la cámara será extremo. Por esta razón, la prudencia sugiere un diseño óptimo de alrededor de 3” de presión estática para el abanico, la cámara y el reemplazo del filtro.

Resumen 

El diseño de un sistema óptimo de abanicos, filtros y cámaras es una tarea difícil y requiere algunas negociaciones. Pero una vez que éstas sean analizadas, se realiza un sistema económico. Sugerimos que los filtros sean reemplazados en una caída de presión del filtro total de 3” de presión estática.  Esto implica que la cámara esté estructuralmente diseñada para soportar esta presión. Los filtros podrán retener todo el exceso de rocío de la pintura sin ensuciar el piso. El abanico estará muy estable sobre el rango intentado. La cámara del filtro puede también ser económicamente diseñada para soportar las presiones.

Además, con un rasgo tan grande como éste, es esencial que el diseñador prudente utilice motores de abanico de velocidad variable para compensar el amplio rango de velocidades de aire de la cabina de pintura, como sean posibles. El flujo de aire de la cabina debe ser constante en el rango de presión seleccionada. Cualquier intento de operar por arriba de este rango dará como resultado alarmas y atenuaciones del desempeño del sistema y una notable caída de desempeño.