Universidad rafael landivar



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2.5 APORTES

El presente proyecto de Tesis es una guía de los factores a tomar en cuenta para el diseño de una Cabina de Pintura Automotriz, y el correcto balance para un acabado de calidad.


Al mismo tiempo, permite a los usuarios tomar en cuenta varias opciones de diseño, no sólo bajo el punto de vista técnico, sino que dependiendo de la aplicación específica se puede seleccionar ciertos accesorios o componentes que hacen a la cabina de pintura, trabajar de una manera más eficiente.
Para los estudiantes de ingeniería, que durante el desarrollo de este diseño, ponen en práctica conocimientos adquiridos en los salones de clase, y es sólo cuando se ponen en práctica estos conocimientos teóricos que el estudiante llega a comprender los fundamentos teóricos de los estudios realizados.

3. MÉTODO
3.1 UNIDADES DE ANÁLISIS

La Unidad de Análisis es un medio de transporte terrestre, de combustión interna, tipo automóvil, sus materiales de construcción, y tipos de pintura automotriz.


3.2 INSTRUMENTOS

  • Medidas de Cabinas de Pintura, basados en manuales de especificaciones de dimensiones de automóviles.

  • Comparación de tipos de pintura automotriz a utilizar y tablas de colores en base a catálogos proporcionados por fabricantes de pinturas.

  • Consultas a empresas fabricantes de Cabinas de Pintura para poder analizar cada una de sus características.

  • Programa del Curso de Refrigeración y Aire Acondicionado.


3.3 PROCEDIMIENTO

    1. Se definió el vehículo modelo a utilizar, tomando en cuenta las dimensiones máximas a utilizar.

    2. Se determinaron las dimensiones físicas de la Cabina de Pintura.

    3. Se determinó la clase de pintura a utilizar.

    4. Se seleccionó el material de construcción de la Cabina.

    5. Con los requerimientos o parámetros técnicos de la pintura a utilizar, se seleccionaron los diferentes componentes de la Cabina de Pintura.

    6. Comparación de las diferentes opciones en cada componente de la Cabina de Pintura.

    7. Se verificó el correcto balance entre todos los componentes de la Cabina de Pintura.

4. RESULTADOS

DESARROLLO DE LA PROPUESTA
4.1 Factores del diseño
Para el diseño de la cabina de pintura, se realizo el siguiente análisis tomando en cuenta los siguientes factores:


  • Dimensiones

  • Pintura a utilizar

  • Material de construcción de la cabina

  • Ventilación

  • Filtración

  • Calefacción

  • Iluminación



4.2 DIMENSIONES
Para seleccionar una cabina de pintura (para automóviles, camionetas, pick-ups, camiones o motos), las variables que tiene en cuenta el taller son el volumen (longitud, ancho y altura), y el tipo de vehículo.
De acuerdo con el tipo del vehículo, se determinan los valores máximos a utilizar, agregando 1.5 metros a cada dimensión, para que el operario tenga el suficiente espacio de trabajo, y al mismo tiempo de poder movilizar determinados equipos de trabajo para poder finalizar el acabado. Para automóviles, una de las aplicaciones más prácticas es tomar como modelo un automóvil tipo Pick-up de trabajo pesado, doble cabina y palangana larga.
De acuerdo con el ejemplo anterior, la cabina requerida por un Taller de Enderezado y Pintura consta de dimensiones que oscilan entre 6 a 8.5 m. de longitud, 4 a 6.20 m. de anchura, y 2.80 a 3.20 m. de altura.
Para efectos de análisis, como vehículo modelo la selección es la siguiente:


  • Tipo de Automóvil: Pick-up

  • Fabricante: Chevrolet

  • Linea o estilo: Silverado 3500

  • Modelo: 2000 a 2004

  • Características: Doble cabina y palangana larga

(Ver ANEXO 6)


De acuerdo con el vehículo anterior y los factores mencionados anteriormente, se selecciona una cabina del siguiente tipo y dimensiones:


  • Tipo de Cabina: Flujo vertical (presurizada)

  • Longitud: 8 metros

  • Ancho: 5 metros

  • Alto: 3 metros


4.3 SELECCIÓN DE CLASE DE

PINTURA A UTILIZAR

Actualmente, dentro del área automotriz, existen tres tipos básicos de pintura a utilizar, estos son:




  • Base Sintética

  • Base Acrílica

  • Pintura poliuretana

Dentro del área automotriz, conforme el modelo del automóvil sea de años más recientes, los tipos y tonos de colores se complican cada vez más, y esto es por los tintes y perlas que el color contiene, además de componentes más finos y detalles bien definidos que componen a la textura del color. Es por esta razón que el tipo de pintura más utilizada en la actualidad es la Pintura de base Poliuretano.


En base a lo anterior, se seleccionó el tipo de pintura siguiente:



  • Base de color DuPont™ ChromaBase®

De acuerdo con el sitio en Internet www.automotive.dupont.com las características de esta pintura son las siguientes:


Descripción General
ChromaBase® es una base color fácil de usar de secado rápido, con un buen relleno. Proporciona una alta calidad. Está disponible en paquetes para mezcla y en colores preparados de fábrica, para reparaciones de pequeñas imperfecciones, paneles y en repintados en general.
Existe una amplia gama de colores sólidos, metálicos y perlados y de colores de efectos especiales.
Especificaciones (temperatura ambiente 15-20 ºC)
Tiempos de secado y oreo

  • Secado al aire

  • Oreo entre manos: 5 - 10 minutos

  • Oreo antes de la transparente: 15 - 30 minutos

  • Oreo antes del franjeo: 30 minutos

  • Oreo antes de dos tonos: 30 minutos


Tiempo máximo permisible de secado

  • Antes de aplicar el transparente: 24 horas

  • Secado forzado: no se recomienda


Tiempo de vida útil

  • Indefinido (no catalizado).

  • 8 horas (catalizado).


Aditivos

  • Acelerador: No se recomienda.

  • Eliminador de ojo de pescado: No se recomienda.

  • Aditivo flexibilizante: No se requiere.

  • Retardador: No se recomienda.



4.4 SELECCIÓN DE MATERIAL DE

CONSTRUCCIÓN DE LA CABINA
Originalmente, se creía que el diseño de las cabinas de pintura, constaba de sólo construir una armazón en forma de caja, pero el correcto diseño y construcción de estas cabinas es determinado por los requerimientos de producción, y se logra a través de esto alcanzar los acabados deseados o por consiguiente los problemas que el mal diseño implica.

El fin primordial de una cabina de pintura, es mantener el ambiente a pintar libre de impurezas y de partículas suspendidas en el aire, que ocasionen una contaminación al acabado final. Al mismo tiempo que proporcione un nivel de calefacción necesario para la aplicación correcta de la pintura, o dicho en otras palabras que la cabina posea lo que se denomina “conservación térmica”.


El diseño de las paredes, techo y piso de la cabina de pintura influye de manera directa en la conservación térmica. La diferencia se basa concretamente en la pérdida de energía térmica a través de las paredes, piso y techo de la cabina. Esto significa una pérdida de calor en el interior de la cabina, necesitando un sistema de calefacción más eficiente, y que logre mantener los niveles de calor necesarios para la aplicación.
Para lograr el nivel de calor requerido, básicamente consiste en seleccionar los materiales correctos para aislar térmicamente las paredes de la cabina, y así poder conservar el calor necesario adentro de la cabina de pintura.
Para poder determinar los materiales aislantes que se utilizaran en la construcción de la cabina, es necesario definir el concepto de Resistencia Térmica “R”, la cual nos dice la capacidad de un material para resistir el flujo de calor que lo atraviesa. La siguiente ecuación permite comprender cómo afecta la resistencia térmica a las pérdidas o ganancias de calor de la construcción,
(F-1) Q = 1/R x A x DT (Pita, 1999)
Donde,
Q = velocidad de la transferencia de calor, BTU/h

R = resistencia térmica del material, h-ft20F / BTU

A = área de la superficie a través de la cual fluye el calor, ft2

DT = tc – tt = diferencia de temperatura por la que fluye calor, desde la temperatura más alta, tc, hasta la temperatura más baja tt, ambas en 0F.

Como R está en el denominador, los valores altos de R significan baja transferencia de calor (Q), y los valores bajos de R significan transferencia alta de calor. Los materiales cuyo valor de R sean altos, transmitirán el calor a baja velocidad: esto es, son buenos aisladores térmicos. Por lo tanto, para la aplicación de la cabina de pintura, se necesita materiales que sean aisladores térmicos porque reducen las pérdidas de calor, o sea, que posean un valor de R alto.
En la tabla del ANEXO 7, se muestra una lista de las resistencias térmicas de diversos materiales de construcción.
La estructura de la cabina de pintura se fabricará con acero galvanizado, tubos de 1 X 1 plg, y planchas de lámina de 4 x 8 pies calibre 0.60 para las paredes laterales y la parte del techo. Tendrá una estructura de soportación en toda la cabina para poderle dar la consistencia estructural al sistema. El montaje de las paredes con la estructura se realizará con remaches tipo POP 5/32 plg. Las paredes serán construidas tipo sándwich, o sea lámina, material aislante, lámina. El anclaje de las paredes con el piso será fundido. El piso será elaborado con una losa de concreto de 5 cm de espesor. (Ver ANEXO 8)
El material que se utilizará para aislar térmicamente las paredes de la cabina de pintura es:



  • Fibra mineral, el cual de acuerdo al espesor utilizado posee una resistencia térmica (R) elevada. Se muestran a continuación algunos valores de R, de acuerdo a su espesor:




Ancho

Valor de R

2 a 2.75 plg.

7

3 a 3.5 plg.

11

3.5 a 6.5 plg.

19

6.5 a 7 plg.

22

8.5 plg

30


Tabla 4.1 – Valores de R

Fuente: Pita, 1999

4.5 VENTILACIÓN

De acuerdo con el tipo de cabina seleccionado, en este tipo (flujo vertical), existe una entrada de aire limpio por sobrepresión a través de unos filtros en el techo de la cabina, para tratar de evitar, en la medida de lo posible, que los operarios que trabajen en el interior, respiren los componentes de la pintura. (Ver ANEXO 9).

En el suelo se colocará un colector de rejillas de filtrado para evacuar el aire, conectado a un conducto de salida al exterior de unos 11 metros de longitud y 1.2 metros de diámetro.
La extracción del aire nuevamente filtrado, se realiza por el colector antes mencionado, de dimensiones a determinar, sobre el cual debe situarse el vehículo a pintar, para producir corrientes verticales y un movimiento envolvente del aire y así evitar que se disipe la pintura por el resto de la cabina.
De acuerdo con los fabricantes de pintura (www.automotive.dupont.com), se determina la necesidad de una renovación del aire de la cabina de 180 renovaciones/hora del volumen total de la cabina:
(F-2) Caudal (Q) = Largo x ancho x alto x No. Renov-aire (m3/h)

(Pita, 1999)

Q = 8 x 5 x 3 x 180 = 21,600 m3/h
Para determinar la sección de los filtros de entrada de aire, y tomando en cuenta datos técnicos de fabricantes de filtros secos, se efectuaron los cálculos sobre la base de una necesidad de velocidad de 0.5 m/s, lo que lleva a una sección de paso en el techo de:

(Ver ANEXO13)


(F-3) Sección (Se) = Caudal (Q) / (Velocidad m/s x 3600) m2

(Pita, 1999)
Se = 21,600 / (0.5 m/s x 3600) = 12 m2
Para determinar la sección del colector inferior para la evacuación del aire, se realizo el cálculo sobre la base de una velocidad del aire en el colector de 8 m/s: (según datos técnicos de fabricantes de filtros)
Ss = 21,600 / (8 m/s x 3600) = 0.8 m2
El conducto de evacuación del aire al exterior debe ser de 1.2 m de diámetro y sale por el tejado a través de una chimenea, protegida por un sombrete.
La pérdida de carga calculada para el sistema se calcula por medio de tablas, en donde se grafica el diámetro del ducto, los CFM, velocidad del aire, y las pérdidas por fricción. (Ver ANEXO 10).
La pérdida de carga en el sistema de filtrado es de 32 mm c.d.a. La pérdida de carga originada por la longitud del conducto es de 1.88 mm c.d.a. La pérdida de carga a causa del codo de 90º es de 2.25 mm c.d.a. y a causa del sombrete final es de 7.51 mm c.d.a. La pérdida de carga total del sistema se calcula en 43.64 mm c.d.a.

Creando la Velocidad de Flujo

Para lograr el equilibrio de todo el diseño, un plan debe tener medios de crear la velocidad deseada. Esto es normalmente cumplido con un ventilador en la descarga y suministro de aire.

La velocidad del aire, deben ser suficientes para asegurar que las partículas sólidas y los vapores inflamables se confinan dentro de la cabina de rocío. La configuración del objeto a pintar juega un papel de suma importancia para establecer los requisitos de velocidad del flujo de aire.
Según especificaciones, una cabina necesita "proporcionar” la ventilación adecuada para mantener la concentración de vapores inflamables o vapores de combustible o lloviznas en la corriente de descarga debajo de 25% del más bajo límite inflamable (LFL) de la pintura. (www.automotive.dupont.com)
El volumen de aire que se necesita mover a través de la cabina y en la cámara de la descarga es medido en pies cúbicos por minuto (CFM).

La fórmula para determinar el volumen de aire en la descarga es:



(F-4) CFM (pies cúbicos por minuto de aire) = Area x Velocidad

(Pita, 1999)
donde, el área es el área de la sección transversal en pies cuadrados de todas las aberturas de la cabina de pintura.
La velocidad de movimiento del aire es medida en pies por minuto (FPM). Los pies Cúbicos por minuto (CFM) es el volumen de aire que mueve a través de la cabina.
Para calcular los requisitos para la cabina en pies cúbicos por minuto, se multiplica el área transversal de la cabina en pies cuadrados por la velocidad del aire a través de la cabina en pies por minuto:

(F-5) CFM = Area (ft2) x FPM (Pita, 1999)

La Corriente de aire de la descarga
El sistema de descarga debe promover la corriente de aire completamente equilibrada alrededor del objeto, incluso el frente, parte de atrás y a los lados. Irregularmente la corriente de aire equilibrada crea condiciones que animan la migración del overspray desenfrenada hacia el acabado de la pintura.
En cada parte del sistema, deben mantenerse todas las partes del sistema de la filtración bajo las especificaciones requeridas. Ésta es la única manera de asegurar la corriente de aire apropiada y un ambiente partícula-libre.
En las cabinas de tipo “Flujo vertical”, la configuración preferida es un agujero de longitud continua, para minimizar las zonas muertas de rocío del vehículo.
Como se dijo anteriormente, para lograr el flujo de aire, se realiza mediante un ventilador.
Las características de cada uno de los tipos de ventiladores se describieron con anterioridad en el marco conceptual.

Selección del tipo de ventilador
La selección del tipo de ventilador para determinada aplicación depende de las características y de otras particularidades, que se describen a continuación:


  • Los ventiladores de hélice no pueden crear altas presiones, y por lo mismo se usan cuando hay poco o nada de ductería. Su costo es bajo, y sus aplicaciones típicas son como ventiladores de escape de pared o de ventana. Los ventiladores centrífugos son los que se usan con más frecuencia en los sistemas de acondicionamiento de aire con ductería.

  • Los ventiladores con aspas curvas hacia delante tienen en general menor costo inicial, que los de tipo curvo hacia atrás, para las mismas características de funcionamiento. Sin embargo, con frecuencia es mayor el costo de operación debido a su menor eficiencia. Estos ventiladores se usan con frecuencia en unidades embaladas de acondicionamiento de aire debido a su bajo costo.

  • Los ventiladores centrífugos con álabes curvadas o inclinadas hacia atrás en general son más costosos que los curvados hacia delante, pero normalmente tienen menores costos de operación debido a su mayor eficiencia. Los ventiladores de hoja de aire son los más eficientes de todos los tipos.

  • Los ventiladores tubo axiales y de aspas axiales se pueden usar en los sistemas con ductos. La distribución del aire en los primeros es dispareja, por lo que no son adecuados para los sistemas de acondicionamiento de aire. Los ventiladores de aspas axiales sí son adecuados. En general producen un mayor nivel de ruido que los ventiladores centrífugos, por lo cual podrían necesitar de mayores medidas para reducirlo. Su construcción física compacta es útil cuando se tienen limitaciones de espacio.


Capacidad del ventilador
Una vez seleccionado el tipo de ventilador, el siguiente paso es seleccionar al tamaño adecuado del mismo para determinada aplicación.
El fabricante presenta la capacidad del ventilador, como curvas de funcionamiento para cada tamaño. Las curvas de funcionamiento permiten que el ingeniero visualice fácilmente los cambios en la presión estática, potencia y eficiencia. Cada curva del ventilador representa el funcionamiento a una velocidad específica del ventilador y determina la densidad del aire. La capacidad de los ventiladores se da en general para aire en condiciones normales: densidad de 0.075 lb/pie3 a 70 0F y 29.92 plg. de Hg. (Ver ANEXO 11)
Las tablas enlistan el funcionamiento del ventilador a diferentes velocidades, y por lo tanto sustituyen un gran número de curvas. Por esta razón para la selección de ventiladores las tablas se usan con más frecuencia que las curvas. (Ver ANEXO 12)
Para seleccionar un ventilador, se calcula primero la resistencia del sistema de ductos, en forma de presión estática. A continuación se usan los datos del fabricante para seleccionar la unidad que produzca el flujo (CFM) necesario contra la resistencia de la presión estática del sistema. En efecto, el ventilador debe desarrollar una presión estática (o presión estática externa) y un flujo igual a las necesidades del sistema. Se puede seleccionar también el ventilador sobre la base de la presión total, en lugar de sobre la presión estática. Cualquiera de ellas es satisfactoria, para los sistemas de baja velocidad. Para los sistemas de alta velocidad, es más exacto usar la presión total.
Dado el gran volumen de aire a entregar y para que el nivel de ruido no fuera excesivo, se optó por dividir el caudal entre dos cajas de ventilación a transmisión del tipo CVTT a pocas revoluciones.
Determinamos instalar dos cajas en paralelo en una de las paredes de 5 m., impulsando aire en el techo.
Tomando en cuenta estas características, se selecciona el equipo siguiente:

Motor con ventilador centrífugo a transmisión. Potencia de motor 3 Hp.
Cubre un margen de caudal desde 4000 hasta 32.000 m3/h. Cubre un margen de presión estática hasta 60 mm c.a. Se puede suministrar la caja de ventilación con el ventilador en posición de descarga horizontal o vertical para adaptarse a todo tipo de aplicaciones. Existe la opción de suministrar la entrada con brida circular.
Aplicaciones
Ventilación general de locales como:

  • Comercios

  • Despachos

  • Restaurantes

  • Cocinas industriales


Construcción
Caja

  • Envolvente de chapa de acero galvanizada

  • Aislamiento termoacústico de gran calidad a base de melamina.

  • Puerta de registro con cierres de presión.

  • Se suministra con la transmisión y eje motor a la derecha visto desde la boca de impulsión. Bajo demanda se puede suministrar el montaje por el lado izquierdo.


Ventilador

  • Ventilador centrifugo de baja presión, con turbina de alabes hacia delante.

  • Ventilador montado sobre soportes antivibratorios y junta flexible a la descarga.


Motor / Transmisión

  • Motor trifásico 60 Hz – de 3 Hp en 230/400 V.

  • Transmisión por poleas y correas trapezoidales.

  • Opción de motor monofásico de motores monofásicos 230 V hasta 2 hp.


(Ver ANEXO 13)

4.6 SISTEMA DE FILTRADO

La mala selección del filtro, así como el factor econónimo en la selección del tipo de filtro, es una causa de suma importancia para todo el sistema de la cabina de pintura.


La función primordial del filtro es capturar las partículas mojadas y secas que flotan en el ambiente, ya que en una cabina que posee una sobrepresión del aire, o aire entrando a un caudal específico, las partículas que llegan al sistema del filtrado están ya secas, pero al inicio estas partículas están húmedas.
El factor más importante en el sistema de filtración es en la etapa del escape, ya que en algunas oportunidades se recircula el aire, y si este ya está contaminado, todo el sistema estaría contaminado.
Para la selección del filtro se siguen básicamente tres factores:


  • Eficiencia

  • Capacidad de sostenimiento

  • Resistencia estática al flujo de aire

Los factores antes mencionados se describen con detalle en el marco conceptual.


Tomando en cuenta estos factores, se selecciona el tipo de filtro siguiente:

Tipo de filtro: SECO

Fabricante: Technisis
Características


  • Cartón plegado

  • Dimensiones que el instalador requiera

  • Mínima resistencia al aire

  • Velocidad frontal homogénea de 0.5 m/s a 8 m/s

  • Duración de 6 a veces más que los filtros secos alternativos

  • Capacidad de retención de hasta 15 Kg/m2

  • El Efecto Venturi que se crea en su interior debido a su exclusivo diseño de pliegues, permite obtener hasta un 98% del material pulverizado.


(Ver ANEXO 14)


4.7 CALEFACCIÓN
La OSHA (Occupational Safety and Health Administration) requiere que el compartimiento de trabajo de la cabina de pintura se mantenga un nivel mínimo de temperatura de 65 °F (18.33 0C). De acuerdo a datos proporcionados por los fabricantes de pintura, (www.sherwin-automotive.com), sólo es necesario una temperatura mínima en el ambiente, ya que con los aditivos incluidos en la pintura y el efecto de catalizado, el nivel de humedad no tiene importancia en el ambiente. Para satisfacer esta regulación, es obligatorio que el tipo de calefacción seleccionado se use durante los meses invernales en la mayoría de las áreas.
Además, muchas capas o tipos de pintura requieren el período de secamiento, aún después de la aplicación, para alcanzar su estado de acabado final.
Los tipos de calentadores se describen en el marco conceptual. Para la selección correcta del tipo de calentador se tomó en cuenta el siguiente cuadro de comparación:


Tipos de Calentadores comúnmente disponibles

Tipo

El calor a través de

Proceso

Notas

Fuego directo (transferencia directa de calor)

Gas natural o propano

El aire gana calor con el contacto directo con la llama

Opción más económica

Fuego indirecto (transferencia indirecta de calor)

El gas natural, propano, aceite y otros combustibles con valor calórico

El aire gana calor pasando alrededor de los tubos de aire caliente directos con una cámara cerrada con la llama

Uselo cuando hay restricciones en cuando al fuego directo, cuando la elección de combustible es limitada o cuado en proceso de calentamiento de aire debe permanecer 100% puro

Vapor o agua caliente

El aire gana calor pasando a través y alrededor de las tuberías llenas de calor o agua caliente

Alta eficiencia para aplicaciones de baja temperatura cuando existe un quemador con la capacidad del calentador de aire

Electricidad

El aire gana calor pasando a través y alrededor de un elemento eléctrico de calor

Usese solamente cuando los combustibles alternativos tienen un costo elevado


Tabla 4.2 – Comparación de calentadores
Para determinar la carga de calefacción de la cabina de pintura se realizaron los siguientes cálculos:
Condiciones de diseño

  • Temperatura interior de la cabina: 65 ºF (18.33 ºC)

  • Temperatura exterior de la cabina: 59 ºF (15.00 ºC)

  • Temperatura de piso: 50 ºF (10.00 ºC)

  • Construcción de las paredes: Lámina de acero

  • Construcción de piso: Losa de concreto

  • Detalle de las paredes: Tipo sándwich

  • Material aislante: Fibra mineral

  • Valores de R ANEXO 7


Paredes

Area = 8 x 3 = 24m2 = 258.33 ft2

Diferencia de temperaturas = 6 ºF

Componentes de la pared: R



  • Película interior del aire 0.68

  • Aislamiento (fibra mineral) 7

  • Película exterior del aire 0.17

  • Lamina 2 x 2.96

13.77

Según fórmula F-1

Q1 = (1/13.77) x 258.33 x 6

Q1 = 112.56 BTU/h

Son dos paredes

Q1 = 112.56 x 2 = 225.12 BTU/h


Puerta frontal y pared posterior

Area = 5 x 3 = 15m2 = 161.46ft2

Diferencia de temperaturas 6 ºF

Componentes de la puerta y pared: R



  • Película interior de aire 0.68

  • Aislamiento (fibra mineral) 7

  • Película exterior del aire 0.17

  • Lámina 2 x 2.96

13.77

Según formula F-1

Q2 = (1/13.77) x 161.46 x 6

Q2 = 70.35 BTU/h

Son pared y puerta

Q2 = 70.35 x 2 = 140.70 BTU/h


Techo

Area = 8 x 5 = 40m2 = 430.56 ft2

Diferencia de temperaturas = 6 ºF

Componentes del techo: R



  • Película interior de aire 0.68

  • Lámina 2.96

  • Película exterior de aire 0.17

3.81

Según formula F-1

Q3 = (1/3.81) x 430.56 x 6

Q3 = 678.05 BTU/h


Piso

Area = 8 x 5 = 40m2 = 430.56 ft2

Diferencia de temperaturas = 65 – 50 = 15 ºF

Se supone temperatura del suelo = 50 ºF

Coeficiente global de transferencia de calor para pisos = 0.10

(Pita, 1999)

Según fórmula F-1

Q4 = 0.10 x 430.56 x 15

Q4 = 645.84 BTU/h


Para calcular la transferencia total de calor, se suman todas las cargas de calefacción parciales:
QT = Q1 + Q2 + Q3 + Q4

QT = 225.12 + 140.71 + 678.05 + 645.84

QT = 1689.72 BTU/h
De acuerdo con los cálculos realizados, se selecciona un calentador del tipo siguiente:


  • Calentador de tipo Fuego Indirecto (transferencia indirecta de calor).

  • Capacidad para suministrar 1689.72 BTH/h para poder mantener las condiciones de diseño antes mencionadas.

  • Se selecciona este tipo de calentador ya que el combustible puede ser gas natural o propano, y necesitamos una pureza del aire del 100%.


4.8 ILUMINACIÓN

Al seleccionar una lámpara para una aplicación particular, es importante poder predecir su efecto visual. El tipo y cantidad de luz emitidas de una fuente afectan la percepción de colores dada en él.


Varios métodos de cuantificar el volumen colorido de una fuente de iluminación particular existen para ayudar a predecir este efecto:


  • Indice del color (Color Rendering Index – CRI)

  • Temperatura correlativa del color (Correlated Color Temperature – CCT)

  • La distribución del poder del espectro

Cada método anterior es descrito en el Marco Conceptual.


En la escogencia del tipo de iluminación a seleccionar y para el análisis del color exacto, los dos primeros factores son los que se consideran los más importantes.
Usando estos parámetros de evaluación, una fuente de iluminación del espectro completo es una bombilla que tiene un CRI de 90 o mayor, con una temperatura correlativa del color entre 5,000 y 7,500º K.

Tipos de Lámparas
Hay miles de tipos diferentes de lámparas literalmente disponibles, cada una con las muy únicas características y propósitos. La tabla siguiente muestra los tipos de bombillas que generalmente se utilizan en la industria. Cada grupo tiene diferente eficiencia, rangos de operación y tiempos de vida.

La eficiencia de la lámpara (el brillo y economía) se expresa como una proporción de flujo luminoso total (la cantidad de luz), que se genera de la fuente de la luz, a la potencia en vatios que la lámpara consumió para generarla.


(F-6) Eficiencia de la lámpara = lm ( lumen

Unidad W vatio)

(Morrow, 1986)
Por ejemplo, la eficiencia de una lámpara de 40W fluorescente con un flujo luminoso total de 3,100 lm es según F-6:

3,100 / 40 = 77.5 ( lm / W).



Las categorías de lámparas y sus atributos

Lámpara

Vida útil

Temperatura de funcionamiento

Poder del espectro

General

Incandescente

750 a 2,500 horas

Opera bien a cualquier temperatura

Fuerte en las emisiones rojas. Más débil en las emisiones azules.

3 a 10,000 Vatios disponible

Fluorescente

Las encendidas y apagadas frecuentes reducen la duración de la vida. La vida del balasto 15 a 20 años.

Lámparas diseñadas para rangos de operación específicos Generalmente tienen problemas con el funcionamiento a baja temperatura.

Disponible en cualquiera dado el rango espectral. CRI tan alto como 98.

Disponible en 115 a 16,500 lúmenes (LUX). Hasta 40 diferentes wateajes disponibles en los tamaños standard.

Descarga de alta intensidad (HID)

5,000 a 20,000 horas. Reducido por frecuentes encendidas y apagadas (Hasta 24,000 horas para el sodio de alta presión.)

Cualquier campo de temperatura

Fuerte en azul y la emisión verde. Generalmente emiten luz pálida. (Luz amarilla y blanca con CRI alto para el sodio de alta presión.)

Físicamente pequeño comparó a otros tipos. Potencia en vatios baja y la eficiencia baja. Se apaga con las interrupciones de corriente y no se enciende hasta suficientemente hasta fría.


Tabla 4.3 – Comparación de tipos de lámparas

Niveles de iluminación

Los niveles mínimos de iluminación que deben presentarse en el plano de trabajo, para cada tipo de tarea visual o área de trabajo, son los establecidos en la tabla siguiente:





TAREA VISUAL
DEL PUESTO DE TRABAJO


ÁREA DE TRABAJO

NIVELES MÍNIMOS DE ILUMINACIÓN (LUX)

En exteriores: distinguir el área de tránsito, desplazarse caminando, vigilancia, movimiento de vehículos.

Áreas generales exteriores: patios y estacionamientos.

20

En interiores: distinguir el área de tránsito, desplazarse caminando, vigilancia, movimiento de vehículos.

Áreas generales interiores: almacenes de poco movimiento, pasillos, escaleras, estacionamientos cubiertos, labores en minas subterráneas, iluminación de emergencia.

50

Requerimiento visual simple: inspección visual, recuento de piezas, trabajo en banco y máquina.

Áreas de servicios al personal: almacenaje rudo, recepción y despacho, casetas de vigilancia, cuartos de compresores.

200

Distinción moderada de detalles: ensamble simple, trabajo medio en banco y máquina, inspección simple, empaque y trabajos de oficina.

Talleres: áreas de empaque y ensamble, aulas y oficinas.

300

Distinción clara de detalles: maquinado y acabados delicados, ensamble e inspección moderadamente difícil, captura y procesamiento de información, manejo de instrumentos y equipo de laboratorio.

Talleres de precisión: salas de cómputo, áreas de dibujo, laboratorios.

500

Distinción fina de detalles: maquinado de precisión, ensamble e inspección de trabajos delicados, manejo de instrumentos y equipo de precisión, manejo de piezas pequeñas.

Talleres de alta precisión: de pintura y acabado de superficies, y laboratorios de control de calidad.

750

Alta exactitud en la distinción de detalles: ensamble, proceso e inspección de piezas pequeñas y complejas y acabado con pulidos finos.

Áreas de proceso: ensamble e inspección de piezas complejas y acabados con pulido fino.

1,000

Alto grado de especialización en la distinción de detalles.

Áreas de proceso de gran exactitud.

2,000


Tabla 4.4 – Niveles de iluminación
Fuente: Morrow, 1986

Analizando los cuadros comparativos anteriores, se llego a la selección siguiente:




  • Tipo de lámparas: Fluorescentes

  • Requerimientos mínimos: 750 LUX (tabla anterior)

  • Número de luminarias: 2 luminarias de 4 lámparas


La razón de la selección se debe a varios factores, entre los que destacan:


  • Luz considerablemente blanca.

  • Largo tiempo de vida.

  • Disponibilidad considerable de wataje y niveles de LUX.

  • Bajo costo de operación.

  • Alta eficiencia.

  • Bajo costo.

  • Fácil instalación.


4.9 PANEL DE CONTROL

Las especificaciones del panel de control se analizan y se diseñan en el Sistema Eléctrico, pero básicamente consta de las siguientes características:


1 Flipón general para todo el sistema de cabina.

2 Flipones secundarios, 1 trifásico para el sistema de ventilación, y 1 monofásico para la iluminación.

1 interruptor para cada luminaria.

El sistema de control de la calefacción depende del fabricante del calentador indirecto a utilizar.



5. CONCLUSIONES


    • La correcta selección de los componentes de una Cabina de Pintura juegan un papel importante en la eficiencia de la misma, ya que dependiendo su aplicación, los componentes a escoger son distintos.




    • El tipo de ventilador y por consiguiente la correcta velocidad del aire determinan la adecuada aplicación de la pintura, y esto se relaciona directamente con el nivel de “overspray” que se generará.




    • El adecuado nivel de temperatura garantiza una aplicación de alta calidad, y de acuerdo al tipo de pintura, varía el tiempo de secado de la pintura después de su aplicación.




    • El tipo de lámpara a utilizar debe ser fluorescente, la cual nos proporciona una luz blanca, ya que al momento de estar aplicando la pintura, se necesitan examinar los colores y esta nos proporciona los colores y las intensidades exactas.




    • Los filtros de la descarga son los más críticos, porque si se recircula algún tipo de partícula o polvo, contamina el resto de la cabina, y esto nos provoca un ambiente no adecuado.




    • Los conocimientos adquiridos en clase son de vital importancia para la elaboración de este proyecto y juegan un papel importante en la selecciones de los componentes de la Cabina de Pintura.



6. RECOMENDACIONES

Las crecientes exigencias gubernativas en materia de protección medioambiental están condicionando la concepción, producción y utilización de gran cantidad de productos industriales de uso cotidiano.


En este cambiante contexto tal vez uno de los sectores más afectados sea el relacionado con la especialidad de pintado de automóviles. Las medidas proteccionistas aludidas, cada vez más necesarias para garantizar la vida sobre la corteza terrestre, afectan a todos y cada uno de los actores que intervienen en el proceso de pintado de los vehículos. Se ha preguntado cuál es el papel que juegan las cabinas de pintura como garantes del cumplimiento de las normativas. En qué medida su especialidad resulta fundamental en la protección del medio, y cómo asumen los profesionales de la reparación la tarea que les corresponde desarrollar en este sentido.
Se recomienda el correcto y mantenimiento programado de los filtros, ya que estos garantizan al mismo tiempo el interior de la Cabina y protege de partículas dañinas al medio ambiente.
6.1 Pinturas modernas
E ha mencionado la importancia de los sistemas de filtración en las cabinas de pintura. No obstante, se quiere saber qué ha supuesto para estos recintos de trabajo la incorporación de nuevas bases y componentes en las resinas de las pinturas de última generación (Base Agua, HS, UHS, etc.). La mayoría de los encuestados coincide en señalar que la llegada de estos nuevos productos ha supuesto, sobre todo, un aumento de la calidad de vida de los profesionales que desempeñan su actividad en el interior de las cabinas de pintura.
El adecuado acompañamiento de un sistema de Seguridad Industrial garantiza el correcto funcionamiento de la Cabina, pero principalmente, nos garantiza la preservación de la salud del operario ya que utilizará la vestimenta y equipos de protección necesarios para trabajar con las mejores comodidades.
6.2 Evolución constante
Las cabinas de pintura no son -a pesar del mantenimiento prácticamente invariable de su aspecto exterior- unos equipos inmutables en su configuración técnica. A lo largo de los últimos años, estos recintos de trabajo han tenido que adaptarse a las nuevas exigencias en lo que respecta a las condiciones de trabajo y materiales empleados.
Es necesario mantenerse en contacto con nuevos productos y tecnología que ayudan el mejor desempeño del operario y de la misma Cabina de Pintura.
6.3 Especificaciones de la Clase de Pintura
Es necesario seguir al pie de la letra las especificaciones de los fabricantes de pintura, ya que de acuerdo a su evolución constante estas especificaciones varías y por lo mismo los parámetros a seguir continuamente varían.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS



    • Achaerandio Suazo, Luis (1992). Iniciación a la Práctica de la Investigación. (5ta. edición). Universidad Rafael Landívar. Guatemala.




    • Morrow, L. (1986) Manual de Mantenimiento Industrial Tomo II. Editorial Continental.




    • Obert, Edward (1998). Motores de Comcustión Interna. Análisis y Aplicaciones. (24a. edición). México. Compañía Editorial Continental.




    • Pita, Edgard G (1999). Acondicionamiento de aire. Principios y Sistemas. (1era. Edición). México. Compañía Editorial Continental, S.A. de C. V.

Información consultada en Internet sobre el tema:


www.automotive.dupont.com

www.automotriz.net

www.sherwin-automotive.com
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Otra información existente sobre el tema:

www.filtrosolucion.com

www.innovativelabs.com



ANEXOS

ANEXO 1
Tipos de aspas de impulsor

para ventiladores centrífugos.



Fuente: Pita, 1999

ANEXO 2

Ventiladores de flujo axial,

tuboaxial y de aspas axiales

Fuente: Pita, 1999



ANEXO 3

Características típicas de funcionamiento

de un ventilador centrífugo

con aspas curvas hacia adelante

Fuente: Pita, 1999


ANEXO 4

Características típicas de funcionamiento

de un ventilador centrífugo

con aspas curvas hacia atrás

Fuente: Pita, 1999



ANEXO 5

Partes de un calentador de aire



Fuente: Pita, 1999

ANEXO 6 - Dimensiones Pick-up

dimensions
www.chevrolet.com

ANEXO 7 Resistencia térmica de materiales

aislantes y de construcción

Fuente: Pita, 1999



Fuente: Pita, 1999



Fuente: Pita, 1999




ANEXO 8
Corte de pared,

detalle ensamble pared y lámina

y detalle pared piso





ANEXO 9

Diagrama del sistema

de la cabina de pintura



ANEXO 10 Pérdidas por fricción para flujo de aire

en ductos de lámina galvanizada

Fuente: Pita, 1999



ANEXO 11

Curvas de funcionamiento para un

ventilador centrífugo con impulsor de 33 in,

con aspas curvadas hacia atrás,

trabajando a 1440 RPM.

Fuente: Pita, 1999

ANEXO 12 Características de funcionamiento

de un ventilador centrífugo típico

con aspas de hoja de aire.

Fuente: Pita, 1999


Fuente: Pita, 1999


ANEXO 13

Motor para ventilación a transmisión Tipo CVTT,

curvas características de funcionamiento y

características técnicas




ANEXO 14

Filtros


filtro_foto


pleated kraft baffle




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