Ekologia wymusza zmiany
Ze względu na proekologiczne przepisy, wymuszane są na producentach farb zmiany w ich składzie. Z nowych farb i lakierów usuwa się np. toluen i wiele innych węglowodorów oraz dodatków uszlachetniających. Zmiana składu powoduje, iż farby i lakiery są bardzo wrażliwe na poziom wilgotności powietrza podczas procesu malowania i pierwszej fazy suszenia. Nawilżanie kabin lakierniczych jest więc nowym wyzwaniem dla producentów kabin. Natomiast znaczne ilości wymienianego powietrza wymuszają konieczność stosowania wydajnych i bardzo szybkich układów nawilżania.
Budowa komór nawilżania
Komory są skręcane lub spawane z blach nierdzewnych. Posiadają też niezbędne wyposażenia, np. odkraplacze, kondensery, lampy UV-C zapobiegające zagrzybieniu, wizjery, lance z dyszami wysokiego ciśnienia, itp.
Firma OTECH dostarcza kompleksowo komorę nawilżania, wraz z wysokociśnieniową instalacją, ponadto oczyszczania powietrza lub wybrane elementy systemu.
W zależności od wymiarów, parametrów wyjściowych, prędkości przepływu powietrza, wykonujemy projekty np. komór nawilżania, nawilżaczy, komór nawilżająco-odpylających, dedykowanych odkraplaczy optymalizowanych pod dany projekt.
Sterowanie kabin lakierniczych
Przepływowe komory nawilżania powietrza dedykowane do lakierni działają bardzo szybko, ze względu na czas zmiany intensywności nawilżania. Wynosi on od 100 do 200 ms, ze względu na prędkość przepływu strumienia powietrza.
Komory posiadają najczęściej od 3 do 7 biegów, dzięki czemu regulacja jest wystarczająco płynna, a nawilżanie kabin lakierniczych stabilne.
Nawilżanie kabiny lakierniczej nie jest tak proste jak np. hali sportowej, hali fabrycznej, czy magazynu. Szybki przepływ powietrza, bardzo duża wymiana powietrza i mała pojemność kabiny lakierniczej skutkują oczywiście bardzo małą inercją obiektu.
W takim układzie nie można zastosować np. „kondensatora”, bufora ciepła, czy wilgoci. Układy takie są z natury mało stabilne, natomiast do sterowania potrzebujemy układy szybkie.
W typowej lakierni, po włączeniu nawilżania, wilgotność gwałtownie rośnie, natomiast ograniczając moc nawilżania, wilgotność gwałtownie maleje. Wielu producentów walczy z problemami regulacji nawilżaczy parowych, jednakże najczęściej odnosi bardzo kiepskie rezultaty. Ze względu na sterowanie dwoma zależnymi od siebie parametrami, wymaga się właściwego algorytmu uwzględniającego zależności fizyczne i inercję.
Z samej natury taki układ jest mało stabilny, czyli jest astabilny i do tego astatyczny. Podobnie jak niegdyś samoloty w układzie latającego skrzydła były astabilne, dlatego zwano je nielotami.
Z problemami braku stabilności walczyli również Niemieccy piloci na samolotach F-86, które miały bardzo duże obciążenie powierzchni nośnych. W rezultacie F-86 w 3 lata miały aż 140 wypadków i bywały zwane nielotami, lub latającymi trumnami. Ich pilotaż przypominał chodzenie po linie.
Dzisiaj mamy elektronikę i wszystkie te problemy łatwo rozwiązać, stosując dopasowane algorytmy sterowania.
Korzyści dodatkowe
Dodatkową korzyścią stosowania komór nawilżających jest wyłapywanie przez mgłę wodną do 99% zanieczyszczeń powietrza. Mikro-mgła firmy OTECH posiada przede wszystkim bardzo dużą powierzchnię parowania 600 m2 z litra wody. Przykładowo zaś, mgła z węża strażackiego o ciśnieniu 19 bar ma zaledwie 2 m2. Duża powierzchnia parowania skutecznie wyłapuje pyły i nawilża powietrze. Dzięki temu dokładne filtry powietrza za komorą wykazują wtedy bardzo długą trwałość.
Chłodzenie powietrza
Dodatkową korzyścią stosowania komór mgłowych jest możliwość adiabatycznego chłodzenia powietrza w okresie letnim. Chłodzenia poprzez odparowanie wody. Takie rozwiązania jest bardzo tanie w eksploatacji.
Agregaty zasilające lance nawilżania powietrza
Inżynierowie projektujący lakiernie zastanawiają się przede wszystkim, czy stosowanie wysokich ciśnień w nawilżaniu powietrza jest konieczne. Niestety użycie wysokich ciśnień jest konieczne z wielu powodów.
Układ nawilżani powietrza o ciśnieniu 70 bar może rozproszyć wodę do mgły o wielkości kropelek 10μm, co daje ∼ 600m² powierzchni parowania z litra wody. Przykładowo układy pożarowe o ciśnieniu 19 bar uzyskują zaledwie 2,2 m2 powierzchni parowania.
Ciśnienie 70 bar odpowiada wypompowaniu wody na wysokość 700 m, co daje wodzie energię potencjalną Ep=m*g*h {m-masa, g-przyśpieszenie ziemskie, h-wysokość}. Energia ta jest potrzebna do rozbicia wody na kropelki, im mniejsze kropelki tym więcej energii potrzebujemy.
Użycie wysokich ciśnień pozwala zrezygnować z materiałów porowatych, które powodują cały wachlarz problemów eksploatacyjnych.
Użycie wysokich ciśnień powoduje nawet 8 krotne zmniejszenie komory nawilżania, która mimo to jest elementem wielkogabarytowym, a co z tym związane elementem drogim i zajmującym dużo miejsca.
Woda demineralizowana
Do nawilżania powietrza w lakierniach musimy używać wody demineralizowanej. Woda kranowa w Polsce zawiera najczęściej 400..500mg węglanu wapnia CaCO3 rozpuszczonego w wodzie.
W typowej lakierni na godzinę odparowuje się 500 litrów wody, używając wody kranowej w godzinę produkujemy 250g uciążliwego pyłu CaCO3. Około połowa tego pyłu przenika przez filtry, reaguje z farbami. Pył ten tworzy szereg problemów natury chemicznej i fizycznej, skutkiem są wadliwe powierzchnie lakiernicze i późniejsze reklamacje produktów.
Woda zmiękczona
Taka woda nadaje się do picia i do kąpieli, stężenie NaOH jest niskie, ma więc odczyn lekko zasadowy, co jest prozdrowotne.
Stosowanie wody zmiękczonej na popularnych złożach jono-wymiennych w nawilżaniu powietrza jest niedopuszczalne z wielu powodów.
Proces zmiękczania wody polega na zamianie wapnia Ca na sód Na. Woda po zmiękczeniu zawiera sód, który błyskawicznie reaguje z wodą i tworzy wodorotlenek-sodu NaOH. Woda wyjściowa zawierająca NaOH o masie równej 80% wcześniejszej masy CaCO3. Wyliczenia i reakcje chemiczne opisane szczegółowo w dziale chemia-otech.pl
Woda zawierająca NaOH ma bardzo silne działanie żrące i korozyjne. Woda odparowuje, a NaOH pozostaje w powietrzu w postaci pyłu. Pył NaOH jest silnie żrący i osoby wrażliwe odczuwają podrażnienie oczu, skóry, dróg oddechowych.
Taka woda może być stosowana w obiektach gdzie nie przebywają ludzie lub zwierzęta. Takiej wody nie można stosować w lakierniach, drukarniach i wielu procesach produkcyjnych. Więcej informacji można znaleźć sprawdzając właściwości NaOH.
Według Rozporządzenia Ministra Pracy i Polityki Społecznej z 29 listopada 2002r (Dz. U. z dnia 18 grudnia 2002 r.) największe dopuszczalne stężenie (NDS) wodorotlenku-sody (NaOH) w powietrzu wynosi 0,5 mg/m3. Stosując wodę zmiękczoną przekraczamy NDSy średnio 4..20 razy.
Stacje demineralizacji wody
Stacje demineralizacji wody tzw. stacja odwróconej osmozy wymaga osprzętu, w skład którego wchodzą:
- filtry wody segmentacyjne (pianowe, papierowe lub sznurkowe),
- zmiękczanie wody, lub wzbogacania wody o 2..3ppm anyskalantu,
- demineralizacja wody na membranach odwróconej osmozy,
- gromadzenie w zbiorniku (zbiornik dopuszczony do wody pitnej i mleka),
- zabezpieczenia antybakteryjne, min. 2 zalecane 3,
- czujnik przewodności wody demi,
- przepływomierze, czujniki temperatur, czujniki poziomów wody w zbiorniku,
- układ sterowania i nadzoru,
- komunikacja modbus,
- kompletny układ pompowania (hydrofor).
Np. kompletna stacja demineralizacji RO400s zawiera wszystko.
Stacja demineralizacji RO400s jest w stanie wyprodukować 600 litrów wody na godzinę. Zalecamy aby ciągły pobór wody demineralizowanej nie przekraczał 400l/h.
Schemat budowy
Przepływowa komora nawilżania powietrza
Kształt komory wynika z możliwości adaptacyjnych i wymaganej objętości do nawilżania powietrza. Nowoczesne lakiernie mają najczęściej bardzo wysokie wymagania odnośnie nawilżania powietrza. Wynika to z wymagań technologicznych dla nowych ekologicznych farb i lakierów (w nowych farbach, lakierach na terenie UE zakazano stosować: toluenu, ksylenu, glikolu etylenowego, dlatego lakiery te niezwykle szybko przysychają.
W nowych lakierniach najczęściej wymaga się uzyskania wilgotności 70% RH przy temperaturze 22°C lub 24°C co jest trudnym do spełnienia wezwaniem dla projektantów i producentów kabin lakierniczych.
Lampy hermetyczne UVC
Komory nawilżania są ciągle mokre. Bród, bakterie, zarodniki grzybów zawarty w powietrzu szybko kolonizują mokre środowisko tworząc czarny, trudne do usunięcia szlam. Efektem jest nieprzyjemny zapach, oraz emisja do powietrza bakterii i grzybów.
W celu zapewnienia komfortu pracy i bezpieczeństwa sanitarnego w komorze stosujemy ciągłą sterylizację “światłem” ultra fioletowym (z punktu widzenia fizyki poprawnie jest mówić o elektromagnetycznym promieniowaniu ultrafioletowym z zakresu UVC).
Promieniowanie wytwarzają wysoko sprawne niskociśnieniowe, promienniki amalgamatowe umieszczone w specjalnym szkle o wysokiej przenikalności dla zakresu UVC, wynoszącej ponad 95%.
Tradycyjne szyby, popularne szkło przepuszcza tylko 20..30% promieniowania UVC.
Szybę do komory nawilżania powietrza najlepiej wykonać ze szkła borowego T51, które zatrzymuje 99% promieniowania UVC, równocześnie przepuszczając 90% światła widzialnego.
Odkraplacze
Niezbędnym elementem w nawilżaniu kanałowym jakie stosuje się w lakierniach jest odkraplacz.
Źle dobrane odkraplacze, położyły wiele dużych projektów, a ich późniejsze przeprojektowanie i wymiana ciągnie za sobą duże koszty i opóźnienia.
Właściwe dobranie tych komponentów to kluczowa sprawa dla prawidłowego funkcjonowaniu kabiny lakierniczej.
Projektujemy odkraplacze w zależności od parametrów lakierni i komory nawilżania powietrza.
Geometria odkraplaczy
Odkraplacze projektuje się pod zadane parametry z których najważniejsze to:
- zakres prędkości działania,
- pozycja pracy, pozioma lub pionowa,
- skuteczność odkraplania,
- struktura mgły wodnej, rozkład wielkości kropel wody,
- obciążenie wodne,
- dopuszczalne opory przepływu,
- wymagana wilgotność powietrza wyjściowego (“stosunkowo suche powietrze” może zawierać mikro-kropeki, które odparują na odległości 2..3m za odkraplaczem,
- zakres temperatur pracy ma największy wpływ na możliwości odparowania mikro kropelek za odkraplaczem,
- nie można też pominąć doboru materiału do warunków środowiskowych.
Należy zwrócić uwagę na np. odporność materiału na UVC, odporność mokrej powierzchni na utlenianie, odporność na wodę demi (woda bez minerałów ma właściwości żrące), adhezja brudu do powierzchni. Około 99% typowych materiałów PCV, PP, PTFE nie nadaje się na odkraplacze, muszą zostać na etapie produkcji wzbogacone dodatkami uszlachetniającymi.
Lampy LED do lakierni
Zastosowanie
Standardowa moc 144W, 12 750 lm, wersje specjalne 185..320W.
Lampa dedykowana do lakierni, śrutowni, malarni, szlifierni, warsztatów.
Wytrzymałość mechaniczna i chemiczna
Lampa jest hermetyczna, posiada bardzo wytrzymałą hartowaną szybę kwarcową o grubości od 8..14 mm (typowo 9mm), umieszczoną obustronnie na uszczelkach z modyfikowanego NBR, o dużej odporności chemicznej.
Lampy można myć myjką ciśnieniową, aktywną pianą, zdzierakiem mechanicznym, rozpuszczalnikiem nitro, benzyną, brudex-em, i żrącymi zasadami (do granicy wytrzymałości stali s316).
Bardzo niskie koszty eksploatacji
Jak wszystkich lampach produkcji OTECH moduły LED są wymienne (niczym żarówki w tradycyjnej lampie), co czyni produkt bardzo tanim w eksploatacji, oraz podatnym na modernizację.
Elementy stałe jak hartowana szyba kwarcowa i obudowa za stali S316 nie ulegają zużyciu.
Dzięki dużym wymiarom aluminiowej części tylnej, jest zapewnione doskonałe odprowadzenie ciepła od modułów LED, co przekłada się na ich bardzo długą bezawaryjną pracę. Temperatura pracy jest głównym czynnikiem decydującym o czasie pracy modułów LED, podwyższenie tej temperatury z 45°C do 65° skraca żywotność modułów 4 krotnie.
Koszt odnowienia szyby, szlifowania szyby przedniej to wydatek 50zł, nowa szyba 80zł. Szyby ulegają zarysowaniom zwłaszcza w śrutowniach, szlifierniach, spawalniach.
Bezpieczeństwo
Poza szczelnością obudowy konstrukcja elektroniki minimalizuje możliwość wystąpienia w obudowie iskry lub wysokiej temperatury umożliwiającej wybuch oparów benzyny. Aby to uzyskać zastosowano zamknięte zabezpieczenia nadprądowe i termiczne na każdym z modułów osobno.
Jeżeli taką sytuację zasymulujemy na benzynie oczyszczonej tworząc w obudowie mieszankę stechiometryczna (1:14,7), wtedy tylna część ulegnie otwarciu, a wybuch nie przedostaje się do lakierni. Taki sam efekt uzyskamy na mieszance powietrza z wodorem.
Lampy posiadają też: kilka zabezpieczeń przepięciowych, dublowane zabezpieczenia nadprądowe i termiczne.