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Artículo de Aeroespacio
Mejoras para Cabinas de Pintura más Viejas
Richard Thelen, PE, Global Finishing Solutions
Esta Vieja Cabina de Pintura
Siempre he disfrutado los temas y principios del programa de televisión “The Old House” [La vieja casa], Su premisa es tomar una estructura vieja y ajada y componerla actualizando sus características con materiales y tecnología más modernos. ¿Se puede aplicar este principio a una cabina de pintura? Pensamos que sí, y me dedicaré a mostrar Muestra algunas ideas que harán que la cabina de pintura más vieja y costrosa se vea como nueva por una fracción del costo de construir una nueva cabina de pintura.
Revisemos unas cuantas tecnologías que reparan una cabina de pintura moderna. Mientras lee, revise mentalmente si la idea puede ser utilizada en su cabina.
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Tabla 1. Comparación de Aparatos de Luz Fluorescente
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Lámpara y Aparato
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Total de Watts
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Lúmenes
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4-tube T-12
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160 watts
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9800 lúmenes
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4-tube T-8
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128 watts
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12800 lúmenes
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6-tube T-8
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192 watts
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19200 lúmenes
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Es fácil ver que pueden obtenerse ganancias considerables respecto a la intensidad de la iluminación cambiando a un aparato con mayor resultado. Observe que el tubo T – 8 requiere solamente de 32 watts por tubo mientras que el tubo T – 12 requiere 40 watts por tubo. ¡La ganancia en resultado viene con costos de electricidad más bajos! Los costos de reinstalación de iluminación son también más bajos.
La lámpara t – 12 se hará obsoleta en unos cuantos años debido a su contenido de mercurio y ya no se podrá conseguir. Esto hará que la conversión se fuerce a la lámpara T – 8 más amable con el medio ambiente. La Regla universal sobre Desperdicio, parte del Acta de Recursos y Recuperación, regula el manejo de estos tipos de desperdicio. Las lámparas deben pasar por el Procedimiento de Lixiviación Característica. Las lámparas Philips ALTO ya pasaron la prueba y otras más lo harán.
Puedes elegir reemplazar solo las balastas y el alambrado para renovar el equipo de iluminación o puedes optar por reemplazar todo el aparato completo. Pueden requerirse algunos trabajos en hoja de metal si se utilizan nuevos aparatos ya que los tamaños a retener pueden ser diferentes.
En un gran hangar de mantenimiento para aviones en el oeste de Estados Unidos, la cabina de pintura para transportes del medio tenían más de 200 luces fluorescentes de la cosecha del 1986. Los niveles de iluminación eran pobres. Los aparatos se cambiaron y los niveles de luz aumentaron dramáticamente. Además, el poder mayor de las nuevas fluorescentes hizo que la iluminación fuera más efectiva a más de 35’ del piso. Los aparatos viejos perdían luz entre los 18 y 20 pies y eran inefectivos al llegar a ese punto.
Iluminación HID (Halógeno Metálico)
Los aparatos de halógeno metálico de inicio con pulso han estado en uso desde 1998 y han demostrado ser una inversión muy económica. Los aparatos de halógeno metálico Pulse Stara son la “mejor tecnología” actual en iluminación HID. Ofrecen wattaje similar con mayor nivel de lúmenes que las viejas luces estándar de halógeno metálico.
Las luces de halógeno metálico estándar salen lentamente. De hecho, se puede decir que siguen algo oscuras mucho tiempo después del reemplazo, causando que el operador piense que todavía están encendidas así que deben estar buenas. La verdad es que los niveles de lumen han caído en este punto a menos del 20% de su nivel inicial y deben ser reemplazadas. La nueva lámpara de inicio de pulso no se apagará gradualmente, sino que saldrá indicando por completo que es hora de reemplazarla. La vida de la lámpara, en comparación es de un 50% más.
Por la Tabla 2 puede ver que es posible conseguir la ganancia del 22% en niveles de iluminación. Los costos de energía permanecen iguales, pero la vida de la lámpara aumenta y es fácil decir cuándo se necesita cambiarla. |
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Tabla 2. Comparación de Aparatos de Luz HID
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Halógeno Metálico Estándar
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Halógeno Metálico Pulse Start
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Manejo del Flujo de Aire
Si su cabina de pintura está equipada con filtros de 3 etapas es posible que ya haya notado que el flujo de aire se derrumba dramáticamente cuando los filtros se congestionan con partículas de pintura. Los efectos de flujo de aire deficiente se hacen evidente en la calidad del acabado igualmente deficiente, lo cual es causado por exceso de rocío no capturado. Las inclusiones de polvo y suciedad están presentes en el acabado. Cuando una situación de presión positiva se forma en la cabina de pintura, las corrientes de turbulencia se generan en la corriente de aire. El resultado es un retrabajo mayor y la falta de satisfacción del tiempo.
El uso del motor del abanico de escape de velocidad variable resolverá este problema. Con las cabinas de pintura instaladas antes de 1998, era demasiado costoso instalar controles de motor de velocidad variable. Los avances en tecnología han permitido el uso de impulsores VFD (impulsores de frecuencia variable) los cuales son todos electrónicos y por lo tanto relativamente baratos.
En el caso de los sistemas de aire forzado, la presión de la cabina es sentida y los abanicos son acelerados cuando los filtros de escape se congestionan. Esto provoca un equilibrio en el flujo de aire que hace que el sistema se conserve en las condiciones operativas pico por un período mucho más largo. Descubrirá que los cambios de filtro serán menos frecuentes porque el sistema está mucho más equilibrado.
Los costos típicos de un sistema de auto-equilibrio para dos motores de abanico de escape de 20 HP es de $7,100 más instalación. La instalación es simple si los VFDs están colocados cerca del panel de control. original. Los arrancadores se abandonan y los conductores al motor existentes se enganchan con el sistema VFD. Usted debe revisar que los motores estén con la clasificación de trabajo de inversión, pero la mayoría de motores de este tamaño comprados desde 1998 están clasificados así.
Una vez instalados y balanceados, este sistema mantendrá su retrabajo en un mínimo y su calidad de pintura alta. Sus clientes notarán la diferencia más rápido en un período más rápido y con un aspecto mejor.
En una base aérea en el sureste de Estados Unidos, se añadieron los VFDs a los abanicos de escape de una cabina que tenía graves problemas de estratificación y defectos resultantes en casos graves de calidad de pintura. La adición de los Vds. y los controles de presión en los abanicos eliminaron el problema.
Estructuras de Monitor de Filtro
Cuando se instalan filtros de etapas múltiples, hay poca 
oportunidad de medir la caída de la presión a través de cada
etapa de filtrado. Es necesario saber la baja de la presión en cada etapa con alguna certeza para saber cuándo cambiar los filtros. La foto a la derecha muestra un monitor de filtro. Se ajusta en una estructura de filtro en la pared del filtro. Los tres calibradores despliegan la presión estática a través de las tres etapas de filtrado. Note los ajustes de la mampara de aire en la parte superior de la caja. La tubería conecta estos ajustes a la placa de desplegado de los tres calibradores localizados remotamente.
Conversión a corriente forzada
Muchas cabinas de pintura son de “corriente natural”. Esto quiere decir que están diseñadas para quitar el aire del espacio circundante. Es necesario para el dueño proporcionar reemplazo de aire calentado instalando un calentador para descargar el aire de reemplazo caliente en el espacio. Éste es un buen sistema, pero con el tiempo, las cosas cambian, como los propietarios que añaden pequeños escapes que quitan el aire de reemplazo y de esta manera la temperatura del espacio se ve afectada. Naturalmente, las condiciones operativas en la cabina de pintura también se afectan.
La mejor forma de controlar la limpieza del medio del pintor es entubar en ductos el aire en la cabina. De esta manera, el aire no recogerá polvo o suciedad adicional en su camino hacia la parte pintada. Es posible realizar una o dos etapas de filtrado de aire fresco en el manejador de aire y luego añadir una tercera etapa en la mera entrada de la cabina de pintura para dar la mejor limpieza posible.
Una cabina de corriente natural generalmente tiene un frente abierto o tiene una puerta de filtro. Para presurizar la cabina, es necesario añadir una cámara de filtro en el extremo frontal de la cabina para la toma de aire. Hay tres formas de hacer esto en cabinas de corriente cruzada:
• Instalar una puerta de filtro de pleno. Dicha puerta es un gran pleno montado en ruedas que se anexa al frente de la cabina. El aire es forzado en el pleno y entra a la cabina después del filtrado final. Este estilo de puerta de filtro es utilizado en grandes cabinas, tales como cabinas de aviones o de vehículos muy grandes donde el uso de la cámara de filtro no es posible.
• Crear un pleno entre la entrada de la cabina y la pared más cercana y el ducto de aire en el pleno. Instalar la puerta del filtro en la entrada de la cabina de pintura. Este estilo puede ser utilizado con cabinas de pintura que tienen puertas de filtro.
• De semi-corriente descendente. Se crea un pleno sobre la parte superior de la puerta y una rejilla de filtro se coloca en el techo de la cabina. El aire es entubado con ductos en el pleno bajo presión.
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Puertas de Pleno
Las puertas de pleno ofrecen las mejores condiciones posibles de toma de aire para aviones y partes que no llenan el área de sección cruzada de la cabina de pintura. La puerta está accionada por un motor eléctrico. Tiene una suspensión de “viaje de aire” auto niveladora que hace que el aire viaje suavemente sobre terreno disparejo. Actuará tanto en la puerta interior como en la puerta exterior.
Figura 1. Puerta del Filtro del Pleno sobre
la Cabina para Aviones con Ductos para Toma
 Tiene grandes características de distribución de aire. En una prueba reciente, descubrimos que las velocidades del aire proveniente de los filtros de una puerta de pleno variaban solo 10 a 20 fpm a través de la cara completa de la puerta. Esto se debe al uso de filtros de gran difusión. Estos filtros requieren de una caída de presión mayor pero el resultado es muy parejo en el flujo del aire. No es posible conseguir una distribución aire tan parecida en un patrón de distribución de aire con cualquier otro sistema de entrada de aire.
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Creación de Pleno con Puerta de Filtro
Este método crea un pleno entre la pared externa y la cara de la cabina de pintura. Se requieren alrededor de 4 pies de espacio para conseguir un buen pleno. El aire es conducido por ductos en el pleno creado en esta manera y el aire entra en la cabina de pintura a través de la puerta del filtro.
Este método da un aire muy limpio al proceso de pintura. Se ve afectado sólo si el mantenimiento se afecta. Si la puerta exterior deja colar aire en el invierno, entonces el aire más frío resultante entra a la cabina y el aire caliente sale por las grietas en la puerta exterior. Si la cabina va a ser condicionada, debe tomarse especial cuidado para aislar los paneles del pleno que circundan el nuevo pleno. La distribución de aire no es fácil de controlar con la puerta de filtro del pleno.
Figura 2 – Creación de Pleno
con Puerta de Filtro
 En una gran base aérea del oeste de Estados Unidos donde Chuck Yeager rompió la barrera de sonido en 1947, y en donde muchos tipos de aviones especiales reciben mantenimiento y son vueltos a pintar. Se decidió ir a un sistema presurizado para proteger el medio ambiente del pintor contra el polvo entrante. Ahí eligieron crear un pleno con su puerta de filtro existente y la puerta rodante del hangar en el fondo exterior. Esto dio un cambio dramático y permitió que introdujeran aire enfriado y crearon un mejor medio ambiente para pintar y para los pintores mismos.
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Estilo de Corriente Semi-Descendente
En este estilo, se forma un pleno en la parte superior frontal de la cabina de pintura. Se añaden las rejillas del filtro y los filtros al techo de la cabina de pintura en el área del pleno. Esto constituye algunas modificaciones considerables en la cabina de pintura.
El flujo de aire es deficiente y difícil de controlar y cambia con las estaciones. Debe cambiar inmediatamente de dirección tras la entrada en la cabina desde el trayecto descendente a un nivel horizontal. Estratifica fácilmente el aire más caliente en la parte superior de la cabina y el aire más frío en el suelo el operador puede ver esto.
Figura 3 – Estilo de Corriente Semi-Descendente
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Protección para las caídas
Muchos de los procesos de pintura de un avión requieren que el pintor camine por las superficies superiores del aparato aéreo. Muchas de estas operaciones son inherentemente insegura y los accidentes son tan solo un asunto de “cuando”, no de “y si…”. El uso de recubrimiento “alodino” para la cobertura para la superficie de aluminio del avión es especialmente peligrosa ya que se quita toda tracción del recubrimiento alodino y la naturaleza resbalosa de la operación es particularmente peligrosa.
Cuando los pasamanos no son las opciones posibles, debe utilizarse metodología de detención de caídas. Los sistemas para detener caídas deben estar diseñados para que funcionen a prueba de errores. Un sistema bien diseñado permitirá al trabajador a trasladarse libremente sin tener que desconectarse del sistema.
Es posible añadir protección para las caídas a la mayoría de cabinas de rocío de pintura a un precio razonable. Debe ponerse cuidadosa atención a los aspectos de ingeniería de la carga de columnas y vigas, ya que la fuerza de una caída puede ser muy grande. Sin embargo, si la cabina de pintura puede soportas esta fuerza, la instalación del sistema de protección de caídas es relativamente simple.
El sistema protector de caídas requiere un cable o sistema de riel con una cuerda para conectar con el arnés del usuario. El sistema de cable requiere de cálculos de carga cuidadosos en las conexiones con la cabina repintura. La unidad con estilo de riel se lleva con la extensión de las cargas sobre un área mayor y muchas veces es la única forma de instalar la protección contra caídas en una cabina existente.
Control del Clima
El uso de pinturas exóticas y de agua, que deben ser aplicadas gajo condiciones ambientales controladas con precisión, se está haciendo más frecuente. Estas pinturas son una tecnología más nueva que esta impulsando el uso de sistemas de reemplazo de aire con control de clima en las cabinas de pintura.
Una buena regla de oro es que el tonelaje de refrigeración para reconstituir las unidades de aire sea de 250 cfm/ton. Esto variará de lugar a lugar, pero servirá para propósitos de ilustración. Si se toma como ejemplo una cabina que maneja 84,000 cfm de aires, la refrigeración requerida es de aproximadamente 336 TR. A un caballo de fuerza por tonelada, eso implica una planta mecánica significativa. Está más allá de la capacidad de una unidad de paquete sencilla, así que deben usarse las unidades de paquete múltiple para instalar una planta física que incluya enfriadores de agua, torres de enfriamiento y una situación eléctrica.
Una forma de reducir el costo operativo para cada cabina de pintura es el uso de la recirculación de escape. En este esquema, el 80% del aire de escape es recirculado y el 20% del aire es regresado como aire fresco. Esto reduce la carga de refrigeración a una cuarta parte del original. Así que en el ejemplo anterior, se requieren solamente 84 TR para enfriar la cabina de pintura en los meses de verano. Éste es un enfoque mucho más atractivo pero conlleva algunas advertencias.
La recirculación de escape produce la concentración de VOCs en la cabina de pintura que se va a levantar. Esto puede ser peligroso para los pintores quienes no tienen artefactos protectores de personal, incluyendo la respiración del aire. Esto es también una práctica estándar para muchos talleres de pintura que todavía utilizan un 100% de escape.
La circulación también eleva el riesgo de incendio y se deben tomar precauciones adicionales para detectar la formación de inflamables y para detener la purga del la cabina. El uso de equipo detector de gas para advertir cuando los niveles de elementos volátiles aumentan, es ingeniera profunda y prudente.
Resumen
Hay muchas formas de mejorar el desempeño y extender la vida de las cabinas de pintura. Estos métodos son generalmente de costo efectivo con la disminución de costos operativos (los costos de luces y filtros) y el aumento del desempeño de la pintura. Es prudente revisar las cabinas viejas con el enfoque puesto en mejorar la operación de las mismas.
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Global Finishing Solutions
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