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Este artículo no pretende ser la última palabra sobre el diseño de cabinas de pintura, la selección del extractor o una crítica a las cabinas de pintura de otros, sino que ha sido realizado para compartir lo que sé sobre el diseño de cabinas y proveer una guía para que usted experimente construyendo la suya propia. También, por favor tenga en mente que estamos diseñando una cabina de pintura para modelismo utilizando algunos de los principios de diseño de las cabinas de uso industrial. Este artículo no debería ser interpretado como una guía para construir una cabina de pintura de uso industrial.

En cuanto a la selección de un extractor, comúnmente se toman en cuenta consideraciones como: la cantidad de aire que debe circular de la cabina (no debe ser excesiva) y el riesgo de contaminar su pintura con polvo o suciedad. En la determinación del flujo de aire a través de su cabina, tenga en mente donde será utilizada su cabina de pintura, el tipo de equipo que utilizará para pulverización, y la condición del ambiente. Aun cuando algunos compromisos son posibles, en los ambientes con polvo deberían utilizarse otros medios que no sea la reducción del flujo de aire a través de la cabina. El objetivo en la construcción de una cabina de pintura es crear un ambiente de trabajo saludable haciendo que los vapores de pintura salgan del lugar de trabajo.
Hay varias cosas para considerar antes de seleccionar un extractor para su cabina de pintura, ellas son: tamaño de la cabina, dirección de salida del aire, requisitos de flujo de aire, diámetro y longitud del ducto y presión estática.

Cabina de pintura

El tamaño y la proporción de la cabina dependen de la necesidad. Asegúrese que la pieza más grande que usted pintará entre cómodamente en la cabina y que dentro de esos límites usted puede pintar también con comodidad. Si no está seguro acerca de las proporciones haga una prueba en cartón primero. Luego transfiera esos tamaños al material que sea que vaya a utilizar para construir su cabina. Algo para tener en mente cuando está decidiendo el tamaño: cuanto más grande la cabina, más grande será el extractor que necesitará para vaciarla, y los precios de los extractores suben con las tazas de CFM (metros cúbicos por minuto) y PE (presión estática). También considere la adición de un espacio vacío entre los extractores y los filtros, las cabinas de pintura 1:1 usan espacios vacíos para igualar el flujo de aire a través de los filtros.

Dirección de salida del aire

La mayoría de las cabinas de pintura 1:1 son totalmente cerradas y diseñadas con un flujo de aire cross-draft o downdraft. Las cabinas cross-draft tiran el aire a través de los filtros de entrada, típicamente situados en las puertas de la cabina, hacia los filtros de salida situados directamente opuestos a los de entrada, es decir, las cabinas cross-draft tiran el aire por detrás, a partir de ahora las llamaremos cabinas "de tiro opuesto". Las cabinas downdraft tiran el aire hacia abajo, desde los filtros de entrada situados en el techo, hacia los filtros de salida situados en el piso, y a partir de ahora las llamaremos cabinas "de tiro descendente".

Desde la perspectiva del modelismo, no es posible construir una cabina de pintura totalmente cerrada. Las cabinas de pintura para modelismo son típicamente pequeñas, con un lado abierto, y les entra aire sin filtrar para ventilación, como se muestra abajo. De esta forma, pueden ocurrir problemas con la fijación del polvo y la suciedad en la pintura. Esto sucede en mayor medida con las cabinas de tiro opuesto donde todo el aire que entra en la cabina es pasado a través de la pintura que está siendo aplicada. La contaminación de polvo se reduce un poco con las cabinas de tiro descendente debido a los bajos volúmenes de aire requeridos para ventilación y a que el aire se extrae hacia abajo a medida que entra en la cabina. Agregar un filtro de entrada al techo de la cabina de tiro descendente, puede reducir aun más la cantidad de aire sin filtrar que circula por la pieza.

En cuanto a dar salida por arriba de la cabina, no es una práctica normal por los efectos adversos que puede tener en la calidad de terminación. Es importante notar lo que pasa cuando usted envía el aire hacia el techo de la cabina. Primero, está trabajando en contra de la gravedad, eso significa que necesitará mayores flujos de aire para una ventilación apropiada. Segundo, la subida del flujo de aire, aleja la pintura atomizada de la pieza, requiriendo más presión de aire en la pintura para compensar. Los problemas finales creados por el alto flujo de aire y la alta presión de pintura, se deben más a la limitada capacidad de ajuste de los aerógrafos (contra las pistolas tradicionales), y la menor cantidad de diluyentes y reductores disponibles para modelismo. Aunque los diluyentes de auto han sido utilizados en el modelismo, sus propiedades correctivas pueden no ser suficientes para sobreponerse a una cabina de pintura pobremente diseñada.
Finalmente, cuando se envía el aire al techo de la cabina, hay una buena chance que las partículas de pintura sobrantes caigan en la pintura de la pieza. No es buena idea que caiga suciedad encima de la parte que está pintando.

Mi cabina de pintura (mostrada abajo) es una cabina de tiro opuesto que mide 17 ¼ de pulgada de alto, 24" de ancho, y 19"de profundidad. El techo de la cabina es 9" más corto que la base para permitir que el excedente de pintura se despeje, y he agregado un espacio vacío de 2 pulgadas para nivelar el flujo de aire a través del filtro. Otra ventaja de este espacio vacío es que si me doy cuenta que he instalado un extractor demasiado grande, puedo ventilar ese espacio para permitir al extractor atraer aire de afuera, reduciendo así el flujo de aire a través de la cabina. También he agregado una puerta de manera que puedo cerrar la cabina luego que los extractores fueron apagados para prevenir que el polvo se fije a la pintura.

Requisitos de flujo de aire

Una vez que se determinan el tamaño de la cabina y la dirección de tirada, pueden comenzar los cálculos para los requisitos del extractor, comenzando con un movimiento de aire a través de la cabina. Para cabinas de tiro opuesto, esto es conocido como velocidad de faz (face velocity) y para cabinas de tiro descendente es conocido como velocidad descendente. Los estándar de la industria especifican que la velocidad de aire a través de una cabina de tiro opuesto debería ser de 100 FPM, vacía, lo que significa que no hay ningún operador ni partes dentro de la cabina. Para cabinas de tiro descendente, la especificación es de 100 FPM pasado el operador, lo que significa que el operador y la parte están presentes cuando se toman las lecturas. Algunas aplicaciones requieren más o menos velocidad dependiendo del tipo y cantidad de material siendo pintado, el aplicador que se utiliza, y la dirección de tiro.

Con las reglas del pulgar, se diseña una cabina de tiro opuesto con velocidad de faz de 100 FPM, y cabinas de tiro descendente con velocidad descendente de 50 FPM. Para las cabinas de tiro descendente se utiliza una velocidad menor, primero, a causa del efecto de la gravedad sobre el exceso de pintura, y segundo, cuando se agrega una masa (operador y parte) dentro de la cabina, la velocidad del flujo de aire se incrementa porque el volumen interno de la cabina disminuye. Es como empujar el mismo volumen de aire a través de un tubo más pequeño.

Mi cabina con una velocidad de faz de acerca de 75 FPM, trabaja bien con la mayoría de las latas y aerógrafos, aunque una mayor velocidad del flujo de aire sería mejor.

Cálculos de CFM

Para calcular los pies cúbicos por minuto (CFM - cubic feet per minute, pie cúbico por minuto) de aire requerido para producir la velocidad de faz deseada en una cabina de tiro opuesto o la velocidad descendente en una cabina de tiro descendente, utilice las siguiente fórmulas:

CFM para tiro opuesto - altura interior x anchura interior x velocidad de faz deseada (la profundidad no se considera)

CFM para tiro descendente - anchura interior x profundidad interior x velocidad descendente deseada (la altura no se considera)

Por ejemplo, la altura y anchura interior de mi cabina de tiro opuesto es aproximadamente 18"x 24". Para calcular con lo estándares de la industria, multiplico la altura y la anchura por 100 FPM:

1.5' x 2' x 100 FPM = 300 CFM

Para alcanzar los estándares de la industria, necesito un extractor capaz de mover 300 CFM de aire.

Para mi cabina, elegí un flujo reducido de 75 FPM, así que necesitaré un extractor capaz de mover 225 CFM de aire: 1.5' x 2' x 75 FPM = 225 CFM

Pero todavía no compre un extractor, continúe leyendo...

Ductos

Determine la distribución de sus ductos de escape para conocer la longitud de las secciones rectas y la cantidad de codos de 90 y 45 grados que utilizará para su sistema. Mida la longitud de las secciones rectas, y consulte la tabla de conversión de Codo - Ducto que se encuentra abajo.

Por ejemplo, mi cabina utiliza 4'de ducto recto de 4", un codo de 90 grados de 4"y dos codos de 45 grados de 4", como se muestra abajo. La conversión de codo a ducto recto para un codo de 90 grados y 4"es 6', y para un codo de 45 grados y 4"es 3'. Sume las longitudes de los ductos, 4' + 6' + 3' + 3' = 16' , y encuentro que mi cabina utiliza el equivalente a 16'de ducto recto.

Presión estática

A continuación determine la presión estática en los ductos. La presión estática (SP) es la resistencia de movimiento de aire dentro de los ductos, y es importante en la elección de un extractor. El extractor que elija debe poder entregar la cantidad de CFM requeridos con el nivel de presión estática inherente a sus ductos.

Consulte la tabla de abajo sobre velocidades de aire y presión estática. Los valores mostrados son para 100' de ducto de aluminio pulido recto. Encuentre el diámetro de ducto que utilizará y el CFM más cercano a la velocidad de faz como está determinado abajo. Note el valor de la presión estática y proceda a calcular la presión estática en los ductos. Los valores de la presión estática no dados fueron determinados para ser demasiado altos para la aplicación práctica.

Calcular la presión estática en los ductos

Para calcular la presión estática de sus ductos, multiplique 1/100 de su longitud de ducto por el valor de la presión estática.

Por ejemplo, para alcanzar los estándares industriales, necesito calcular la presión estática para un flujo de aire de 300 CFM a través de 16' de ducto de 4". Multiplico 1/100 de la longitud del ducto (para mi cabina - 16' x 1/100 = 0.16) por el valor de la presión estática para el diámetro del ducto:

Para alcanzar los estándares de la industria, necesito un extractor capaz de entregar 300 CFM a una presión estática de 0.67". Este valor de presión estática es un poco alto, así que sería mejor usar ducto de 5"para reducir la presión estática y simplificar la selección del extractor.

En mi cabina, utilizo un extractor capaz de entregar 225 CFM a una presión estática de 0.39":

También, si está utilizando tubo flexible, multiplique los valores de presión estática por 3. El tubo flexible es muy restrictivo.

No incluí las pérdidas a través de los filtros porque varían con el tipo de filtro, sin embargo, los filtros de aire para sistemas de circulación forzada tienen una mínima pérdida de presión cuando están limpios.

Así que ¿cuán crítica es la presión estática para la selección del extractor?. Aquí hay un ejemplo de un catálogo, para darle alguna idea de cuanto volumen de aire se reduce a medida que se incrementa la presión estática. La tasa de aire libre (0.0" de presión estática) de este extractor es de 320 CFM., funcionando a 0.5"de PE baja a 50 CFM. En mi cabina eso produciría una velocidad de faz de 17 FPM. Bastante menos que los 75 FPM que estoy usando actualmente, y apuesto con seguridad a que mi cabina olerá a pintura. No todos los extractores reducen el volumen de aire en esta cantidad, pero sin hacer estos cálculos usted realmente no sabrá lo que está pasando. También tenga en mente que muchos extractores están valorados solo en aire libre (0.0"de PE). Si los valores no están dados, sea cuidadoso.
Contacte al fabricante para ver si las tasas de presión estática están disponibles. Algunos fabricantes tienen esta información colocada en sus sitios web.

Motores/ extractores/ luces

Ahora, que tipo de extractor? De baño, de cocina, motor de inducción, dentro de la cabina, fuera de la cabina...? Normalmente no encontrará un motor eléctrico dentro del flujo de aire de una cabina de pintura, a menos que sea un motor a prueba de explosión. Las cabinas de tamaño real, usan motores a prueba de explosión montados externamente. Un motor a prueba de explosión está certificado como tal por alguno de los departamentos de certificación reconocidos en la industria. Ninguno de los extractores mencionados previamente son a prueba de explosión. Los extractores de cocina y baño son, probablemente, los más críticos porque tienen el bobinado del estator expuesto. Los solventes de pintura, a diferencia de los aceites de cocina y fijadores de cabello en aerosol, pueden deteriorar el barniz en estas bobinas y causar un cortocircuito en el motor. Si usted está utilizando este tipo de extractores, tenga mucho cuidado.

También tenga en mente que el voltaje y los niveles de corriente dentro de la cabina deben mantenerse debajo de niveles en los que se producen chispas, a menos que los componentes estén certificados como a prueba de explosión. Los niveles de corriente y voltaje en los que no se producen chispas son, si recuerdo correctamente, alrededor de 16 volts y 50 mA, debajo de los 120 volts y los muchos amperes con que funcionan muchos extractores pequeños. Finalmente, el mejor tipo de extractor para utilizar es uno que mantenga el motor fuera del flujo de aire.

Hay cabinas disponibles que utilizan extractores de tipo axial de computadora. Estos tienen motores de inducción situados en el flujo de aire, y aunque no son a prueba de explosión, su diseño los hace una mejor opción que los de cocina y baño. Inspeccioné algunos de estos extractores y descubrí que el bobinado del estator incrustado en epoxy. Dado que el epoxy típicamente tiene una alta resistencia a los solventes, los solventes no podrán deteriorar el aislamiento.

Otra alternativa sería un extractor con un motor montado externamente, como el un extractor tipo turbina de Dayton, disponible en Grainger.com  (vea la tabla abajo). Estas turbinas han sido utilizadas satisfactoriamente en cabinas de pintura, pero por favor recuerde que no son a prueba de explosión.

Para encontrar especificaciones completas sobre estas turbinas, vaya a http://www.grainger.com  y busque las turbinas por número de artículo. Dependiendo del tamaño de la cabina y la restricción del flujo de aire de los ductos, alguna de estas turbinas debería servirle.

En cuanto a la iluminación de la cabina, es preferible utilizar luces fluorescentes. Ellas son más frías, usan menos energía, y ayudan a ver mejor los colores que las luces incandescentes. Las luces deberían ser montadas afuera de la cabina por las mismas razones que se aplican a los motores: voltaje y corriente. Corte y perfore en la cabina, instale un trozo de plexi-glass, y monte la luz sobre él.

Resumiendo...

Por último, si su cabina es de metal o plástico, asegúrese que tiene una descarga a tierra apropiada. Estuve muchos años en la terminación de pintura robotizada, y puedo decirles que la electricidad, ya sea AC (corriente alterna), DC (corriente continua), o estática, no se combina bien con la pintura, a menos que pinte con electrostáticas. Pero eso es otra historia.

Eso es todo. Espero que encuentren este artículo de utilidad. Si tienen cualquier pregunta o necesitan información más específica, siéntanse libres de enviarme un email.