Climatización para obtener mejores recubrimientos líquidos y en polvo

Las unidades de aire suplementario pueden proporcionar climatización y deshumidificación, para obtener mejores resultados de acabado.

Cada operación de recubrimiento en polvo o líquido tiene diferentes promedios de temperatura y humedad del ambiente, y un taller necesita las condiciones climáticas adecuadas para minimizar los defectos de recubrimiento de las partes. Algunos procesos de recubrimiento son tan críticos, que una falla en el recubrimiento simplemente no es aceptable, y cuando un trabajo requiere producción 24/7, no es posible esperar hasta que las condiciones del ambiente sean “adecuadas”. Adicionalmente, algunos recubrimientos muestran fallas de inmediato, cuando se aplican en un clima demasiado caliente y seco, demasiado caliente y húmedo o demasiado frío.

Si se requiere controlar el clima, esto debe comenzar especificando la temperatura con una variación aceptable (por ejemplo, 25°C ± 5°C) y humedad relativa con una variación aceptable (por ejemplo, 65% ± 10%).

Las unidades de aire suplementario (AMU, en inglés) son sistemas estándar para reemplazar el aire de escape. Las unidades mencionadas en este artículo son especiales, y nos referimos a ellas como equipos HVAC. También varían en precio debido a las múltiples variables en las instalaciones.

Los equipos HVAC pueden brindar climatización y deshumidificación para el reemplazo de aire. No hay un sólo sistema que se adapte a todo, ya que cada uno debe ser personalizado según su ubicación, variaciones climáticas y variables de recubrimiento. Los códigos también solicitan que se haga reemplazo del aire que sale de una cabina o instalación.

Cómo funcionan las AMU

Cuando la humedad relativa (HR) es demasiado alta, los HVAC enfrían el aire y, por lo tanto, reducen la humedad en el aire que ingresa a la cabina de pulverización o sistema de pintura. La velocidad del aire a través del HVAC se disminuye para que la humedad (agua) caiga en una bandeja y no se vaya por los ductos. Esto hace que el tamaño de la unidad HVAC sea más grande. El tamaño de los serpentines y otros aparatos también puede aumentar según lo indiquen las especificaciones.

Cuando la HR es demasiado baja, como ocurre en climas muy cálidos y secos (por ejemplo, en Phoenix), o climas muy fríos y secos (como en Minneapolis), el aire es tan seco que puede remover la humedad del recubrimiento antes de que se pueda aplicar a la parte. En estos casos, el aire crudo se introduce en el HVAC a través de filtros, y luego pasa sobre los serpentines de enfriamiento. Puede que sea necesario enfriar el aire por debajo de la temperatura de pulverización que se requiere en la cabina para eliminar la humedad, y luego recalentarlo para que vuelva a la temperatura adecuada para pulverizar.

Costos típicos

Una AMU en un clima “ideal”, como el sur de California, probablemente requiera flujo de aire filtrado y sin calefacción, con un costo de alrededor de USD 0.50 a USD 1.00 por cfm (pie cúbico por minuto, en inglés). Entonces, si el volumen de aire requerido es de 20,000 cfm, por ejemplo, el costo sería de USD 10,000 a USD 20,000.

El costo de un AMU típico con calefacción de gas (quemador de combustión directa), que proporciona aire caliente y filtrado, sería de aproximadamente USD 0.75 a USD 2.00 por cfm, o de USD 15,000 a USD 40,000 para el ejemplo de 20,000 cfm, dependiendo de la cantidad de ductos requeridos, así como del área de instalación y otros factores.

Para climas cálidos y secos, donde nunca hace mucho frío, probablemente se recomendaría una AMU con un quemador de combustión directa y un enfriador por evaporación, a un costo de aproximadamente USD 2.00 a USD 4.00 por cfm (USD 40,000 a USD 80,000 para un volumen de aire requerido de 20,000 cfm).

Para comprender mejor las complejidades de elegir el HVAC correcto, se recomienda que el taller obtenga una carta psicrométrica y entienda mejor los términos de humedad relativa y uniformidad de la temperatura. La cantidad de ductos necesaria para el suministro o la admisión de aire también afecta los costos, al igual que la tubería para el agua fría o caliente que va al HVAC. Otras consideraciones son los gases refrigerantes, la ubicación del compresor con respecto al HVAC, así como el peso del equipo vs. la resistencia del techo del edificio. La fuente de alimentación del equipo de HVAC y el cableado de control también afectan los costos. No olvidar también el espacio que ocupa el equipo, que puede llegar a ser igual o mayor que el de las cabinas de pulverización.

Presupuestos y reducción de costos

Hay formas de reducir los costos asociados con HVAC. Por ejemplo, ¿ya existe agua fría, agua caliente o vapor en la instalación con capacidad adicional para el nuevo sistema? Las consideraciones presupuestarias incluyen:

Deshumidificación simple, que consiste en enfriar para condensar el agua del aire y luego recalentar a una temperatura entre 21°C y 27°C, para pintar a un costo de USD 10 a USD 20 por cfm. Por lo tanto, el costo de la unidad o sistema para un volumen de aire de 20,000 cfm sería de entre USD 200,000 y USD 400,000, sin incluir instalación.

La rehumidificación agregaría otros USD 10 a USD 20 por cfm (USD 200,000 a USD 400,000). Esto difiere de la deshumidificación, donde el aire está caliente y seco, y el agua se evapora fácil y rápidamente. La rehumidificación aplica para climas fríos y secos, donde se necesita calentar el agua (hervirla, convertirla en vapor) e introducirla en la corriente de aire adecuadamente, para que no llueva dentro de la cabina.

Hay excepciones y condiciones que afectan estos ahorros de costos: un sistema de cfm más pequeño puede costar desproporcionadamente más porque la “regla” por cfm está sesgada y un sistema grande tiene más cfm para repartir la cifra en dólares. Hay muchas razones por las que los sistemas cuestan tanto, como lo son los quemadores indirectos, las calderas, las enfriadoras y la rehumidificación. Para calderas y enfriadores, los costos adicionales están asociados a tuberías, tanques, tratamiento de agua, protección contra congelación, modificaciones para soportar el peso de las unidades y el peso del agua (3.8 kilos por galón), por mencionar algunas. Todos estos equipos ocupan un espacio bastante grande, y pueden ubicarse a cierta distancia de la cabina que suplen.

Una nota sobre la protección contra el congelamiento: si el clima de instalación para un enfriador es frío, el taller debe agregar esta protección. Esto protege a las unidades de tener tuberías y serpentines rotos, pero también le resta la capacidad, lo que significa que un taller puede aumentar la capacidad de la unidad para permitir la cantidad adecuada de calefacción o refrigeración. Esto, por supuesto, afecta el precio de la unidad.

Hay formas en las que una instalación puede reducir los costos, al tiempo que cumple con las especificaciones. Una opción es recircular el aire de la cabina de pulverización. Para un escape de 20,000 cfm puede recircular el 80% (16,000 cfm) y liberar el 20% (4,000 cfm). Esto ahorra una cantidad considerable de dinero, ya que 4,000 cfm, a USD 40 por cfm, equivalen a USD 160,000. En el peor de los casos, USD 800,000 se reducen a USD 640,000. Por lo tanto, la recirculación, si se permite, puede reducir considerablemente los costos. El costo de la cabina será mayor, pero es mínimo en comparación con el ahorro logrado.

Cualquier sistema requiere controles, y esto también juega un papel en la estructura de costos. El sistema de control debe detectar la temperatura del aire entrante y su contenido de humedad, y luego suministrar más enfriamiento o calor al sistema, además de controlar el aire acondicionado que va a la cabina de pulverización y hacer ajustes.

  • Este sistema normalmente controla:
  • La demanda de aire de la cabina de pulverización.
  • La carga del filtro de la cabina de pulverización con exceso de spray.
  • Los extractores de la cabina de pulverización y su velocidad.
  • El enfriamiento, la salida del chiller o del sistema de aire acondicionado mecánico.
  • La unidad de calefacción, quemadores o calderas.
  • Todos los sensores de seguridad si la cabina está utilizando la recirculación del aire de escape para reducir el volumen de salida.

Ubicación, ubicación, ubicación

Cada ubicación tiene un promedio de temperatura y humedad ambiente, así como un promedio máximo y mínimo de temperatura y humedad. Es crítico tener las condiciones climáticas correctas para su sistema de acabado o cabina de pulverización para que se minimicen los defectos.

Todos los equipos de pintura pueden ajustarse en el rango óptimo para un acabado de Clase A, pero un clima inapropiado puede hacer que todos esos esfuerzos sean inútiles.

La mayoría de los fabricantes de HVAC utilizan información de la Sociedad Americana de Ingenieros de Calefacción, Refrigeración y Aire Acondicionado (ASHRAE, en inglés) para determinar las variaciones climáticas y diseñar el tipo de sistema necesario para una ubicación específica. La ubicación y las especificaciones de un taller en particular determinarán el tipo de sistema que mejor satisfaga sus necesidades.

 

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