Cabinas para Aviones de Corriente Cruzada VS de Corriente Descendente
Richard Thelen, PE, Global Finishing Solutions

Por supuesto que  el elemento más importante para cualquier programa de acabado profesional es el pintor mismo.  Su habilidad y toque constituyen a menudo la diferencia entre trabajo de pintura indiferente y un trabajo de pintura de alta calidad. Al final es el acabado el objetivo, no los patrones de flujo de aire en la cabina. Habiendo dicho esto, si tomamos el punto de vista de que tuvimos el mejor pintor de la tierra, ¿cuál sería el patrón de flujo de aire ideal en una cabina de pintura? ¿Sería la de corriente cruzada o descendente?

El diseño de una cabina para pintura de aviones es difícil. La forma y función natural de un avión tiende a causar interrupciones en el flujo de aire. Se pintan muchos elementos en una cabina de pintura, como autobuses y camiones con gran volumen que afectan significativamente el demás volumen de la cabina. Esto no es así con los aviones. En el modo de corriente cruzada, la silueta de la cabeza es un porcentaje muy pequeño del área seccional cruzada de la cabina.  En el modelo de corriente descendente, el área de la “sombra” del avión es todavía muy baja y hay puntos muertos en las cuatro esquinas.

Ha habido muchas opiniones respecto a la cabina de pintura perfecta para pintar un avión. Mucha gente prefiere la cabina de corriente cruzada mientras que otros pelean por las cabinas de corriente descendente. Este artículo explorará los eventos relacionados con cada tipo de cabina.

Descripción de los Tipos de Cabinas

Corriente cruzada

Las cabinas de corriente cruzada tienen una sección de filtrado en un extremo que extrae el aire por la cabina. Este banco de filtro de escape contiene tres etapas de filtrado de acuerdo con NESHAP (Estándar Ambiental Nacional para Contaminantes Peligrosos de Aire). Todas las tres etapas pueden ser colocadas en una rejilla de filtro sencilla. El abanico de escape está colocado en el lado del aire limpio de la cámara del filtro.

Figura 1 -  Corriente Cruzada con Puertas de Filtro de Corriente Natural



Figura 2 – Corriente Cruzada con Puertas de Pleno de Corriente Forzada



El aire en la cabina puede ser de corriente forzada o natural. En el estilo de corriente natural, el aire de suministro es extraído a través de las puertas del  filtro del producto desde el hangar interior. El aire de reemplazo es descargado en el hangar desde una unidad de aire renovado.

En el estilo de corriente forzada, el aire es suministrado a la cabina interior a través de un ducto, generalmente desde una unidad de aire renovado. Esto requiere un pleno en el frente de la cabina para recibir el aire de corriente forzada. Este pleno (a menudo puerta de pleno) es generalmente filtrado y permite un suministro de aire muy limpio en la cabina. 

Corriente descendente

Una cabina de corriente descendente permite que el aire entre en la cabina desde el techo a través de filtros de toma y luego fluye en corriente descendente sobre el avión y en los fosos de escape localizados en el piso. El foso principal en el piso es colocado en la misma forma de la sombra del avión. La primera capa del filtrado de tres etapas está localizada justo bajo la rejilla del foso. Las otras etapas de filtrado están localizadas en el alojamiento del filtro.

Los fosos permiten que el sistema de escape extraiga el aire del nivel del piso hacia una cámara de filtro cercana. Puede resultar un poco difícil evitar que las partículas de pintura penetren en la primera etapa de filtrado y que caigan en otras partes en la corriente de aire. Por tal razón, no se recomienda el uso de registros u otras partes móviles en el foso.

Figura 3 - Corriente descendente mostrando fosos terminados.




Figura 4 – Corriente descendente mostrando fosos en construcción


El alojamiento del filtro está construido para permitir que los fosos y los ductos bajo piso ventilen el aire contaminado en el alojamiento del filtro. Luego el aire se expande y se mueve por las otras dos etapas de los filtros. Los abanicos de escape están localizados en el lado del aire limpio del alojamiento del filtro y descargan el aire filtrado por arriba de la línea del techo de la instalación.

Figura 5 – Corriente descendente mostrando Alojamiento del Filtro

Costo Capital

Las cabinas de pintura de corriente cruzada son el método más bajo en costo de construir una cabina de pintura. Las cabinas de corriente descendente requieren la instalación de fosos en el piso de concreto lo cual añade costo al proyecto.

Un inserto de cabina de pintura de corriente cruzada  puede ser fácilmente instalado en un hangar existente. El piso ya está en su lugar y todo lo que se tiene que agregar es terminales de tierra estáticas. El piso de concreto soportará la carga del avión, aunque esté completamente cargado. En un sitio abierto y libre, el edificio puede ser diseñado para soportar la carga estructural de la cabina, de otra manera, puede ser independientemente soportada desde el techo. En cualquiera de estos casos, los dos tipos de insertos pueden ser reubicados en otra instalación.

Figura 6 – Cabina Fighter
La forma de costo más efectivo para instalar una cabina de pintura de corriente descendente para aviones es diseñarla en la instalación desde el principio. El foso de sombra será diseñado para permitir que las ruedas del avión tengan pleno soporte mientras que se mueve dentro y fuera del hangar de pintura y mientras es pintado. En los pequeños aviones, esto no es gran problema, pero con aviones más grandes, puede convertirse en un problema de diseño.





Flexibilidad

Las cabinas de corriente cruzada pueden acomodar cualquier avión que pueda caber en el hangar.  Sólo necesitarán un mínimo de libramiento alrededor de los extremos para mover la gente y los materiales y andamios alrededor de los extremos y de las puntas de las alas.

Las cabinas de corriente descendente están diseñadas para aviones específicos, aquellos conocidos hasta el momento en que se hizo el diseño. El foso de escape es instalado en la sombra de la nave. Si por ejemplo, todos los aviones tienen las alas hacia atrás, y son casi del mismo tamaño, entonces el flujo de aire es óptimo. Si las naves son de diferentes tamaños y formas de alas, el flujo de aire será ideal en solo unos cuantos de los aviones.

Flujo de aire

La dirección del flujo de aire es una cabina de corriente cruzada debe fluir desde “la nariz a la cola”. Un avión tiene una forma preferente de movimiento por el aire y “de nariz a cola” es la mejor y más lógica forma de diseñar la cabina. Las turbulencias son reducidas a un mínimo cuando examina los patrones de flujo de aire de nariz a cola.

El exceso de rocío de la pistola de pintura caerá en el trayecto de la pared del filtro. En muchos casos, esto puede causar defectos si el pintor no cubre las secciones del avión respecto al goteo de las pistolas de rocío. Es mejor trabajar alto que bajo y en el frente que atrás, en las cabinas de corriente cruzada.

Se ha dicho que una cabina de corriente descendente es la MEJOR cabina en la cual se pintan automóviles, camiones, autobuses, carros de ferrocarril y equipo de granja; en resumen, cualquier cosa a la cual no se le tenga que pintar la parte de abajo. Los aviones tiene grandes áreas por la parte inferior (alrededor del 50% del avión) y la pintura de estas áreas pone al pintor en posiciones entre la pistola de pintura y el piso. Los pintores con poca experiencia encontrarán formas de evitar el exceso de rocío dirigido hacia ellos. Pero el exceso de pintura es siempre jalado del avión hacia los filtros del piso en una cabina de corriente descendente.

En cualquier caso, las turbulencias que se forman por el movimiento del aire por el ala y el fuselaje causarán problemas para controlar el exceso de rocío. Es mejor trabajar alto que bajo cuando se utilice una cabina de corriente descendente.

Reposición de Filtros

Hay una diferencia dramática en la posibilidad de mantener los filtros de los dos tipos de cabinas. La cabina de corriente cruzada permite que todas las etapas del filtro estén en un solo lugar y usted puede cambiar los filtros desde el exterior del alojamiento del filtro. Las únicas herramientas necesitadas son una plataforma rodante para alcanzar los filtros elevados.

En una cabina de corriente descendente la primera etapa de los filtros está localizada en el foso del piso bajo la rejilla. Si ésta es una rejilla clasificada con carga humana, entonces debe ser levantada para poder tener acceso a los filtros. Si el enrejado es clasificado para carga del avión, pudiera ser necesario utilizar una grúa para gritar el enrejado, por su peso.

Figura 7 -  Cabina de Corriente Descendente con Fosos de  Piso

El uso de un sistema automático para cambio de filtro que utiliza rodillos y una cama de soporte puede facilitar dificultades al sacar el filtro para el cambio. Esto ha sido utilizado con buen éxito mientras que los filtros son cambiados tan a menudo que la acumulación de residuos de pintura es minimizada.

Los filtros en el alojamiento del filtro (dos etapas) son manipulados de la misma forma que los filtros en el alojamiento del filtro de la de corriente cruzada.  

Calidad de la Pintura

Las cabinas de pintura de corriente descendente son reconocidas como de tecnología de punta por sus aplicaciones de acabados de alta calidad. Incluso para pintura de aviones, la corriente descendente da un trabajo de pintura de muy alta calidad. Una vez dicho esto, Gulfstream es conocida por la alta calidad del trabajo de pintura aplicado en sus centros de acabado y ellos utilizan cabinas de corriente cruzada. Los acabados de alta calidad pueden obtenerse de ambos tipos de cabinas de pintura.


Figura 8 -  Calidad  de Pintura Gulfstream

Parece ser que una cabina de pintura le dará un trabajo mejor que si pintara el avión en un hangar con la puerta abierta. El control del flujo de aire, y la limpieza del mismo, es esencial para conseguir una apariencia libre de defectos.

Iluminación

La iluminación es un elemento crítico para obtener el mejor acabado posible. El uso de paneles de techo y pared pintados de blanco, mejorara el reflejo para obtener el acabado de la más alta calidad.

Las lámparas de descarga de intensidad Alta y Fluorescente (HI) son típicamente usadas en los acabados de las cabinas de aviones.  Los aparatos con luz fluorescente y las lámparas se han adaptado bien en el mercado  de acabados, al proporcionar una variedad de lámparas de mejor calidad típicamente utilizadas cuando el resultado del color es de gran importancia. Los proveedores HID están ahora actualizándose y continuamente salen con nuevos productos que competirán con los fluorescentes. Las lámparas deben ser montadas al ras en las paredes laterales y en el techo y esto puede ser logrado con cualquier estilo de cabina.

Cabinas con Control de Humedad

El costo del calentamiento del aire de reemplazo en una cabina de pintura es caro, ya que la mayor parte del aire se escapa y la energía se desperdicia. Si le añades el requisito de un medio ambiente controlado de humedad, entonces el costo empieza a dispararse y debe darse una gran atención a la conservación de energía.

El primer paso para conservar la energía es minimizar la cantidad de aire de escape que se requiere para la cabina de pintura. El flujo de aire se reduce al mínimo que se pueda sostener y ser todavía seguro y saludable. Es posible instalar la recuperación de energía para reclamar el enfriamiento del aire de escape y transferirlo al aire de entrada. Esto se ha hecho exitosamente en un buen número de instalaciones. Los patrones de flujo de aire de una cabina de pintura de humedad controlada deben ser cuidadosamente analizados para promover la mezcla completa de aire entrante.

Figura 9-  Unidad de Reposición de Aire con Humedad Controlada

Una cabina de corriente cruzada tendrá la tendencia a estratificar la temperatura durante su curso desde la nariz hasta la cola. El aire caliente se eleva y el aire frío baja. Sin embargo, un buen diseño de flujo de aire minimizará este efecto. Con una cabina de corriente descendente la estratificación de aire es minimizada. El aire es extraído como si lo jalara un imán hacia los fosos. La temperatura del aire será más consistente a través del hangar si lo puntos muertos son tratados correctamente.

Sin embargo, el costo del aire de humedad controlada es tan algo que sería triste ver los esfuerzos degradados debido a la satisfacción.

Protección del Fuego

La protección del fuego es un elemento importante de las cabinas de pintura de aviones. El valor del objeto que se pinta excede con mucho cualquier objeto pintado en cabinas de pintura similares, incluso en las de automóviles Mercedes. El acto que se está ejecutando en la cabina de pintura (el pintado) es por su naturaleza algo peligroso. Es prudente gastar dinero para proteger la inversión.

La protección del fuego suministra unos cuantos retos al diseñador de cabina de corriente descendente. Los fosos del piso deben estar diseñados para manejar una gran cantidad de agua durante un incendio. La adición de resumideros y sistema de drenaje es muy importante. Las cabinas de corriente cruzada no tiene ese problema ya que el agua solo se vacía bajo el piso.


Conclusión

Hemos comentado los méritos y deméritos de ambos estilos de cabinas. Hemos visto los pros y los contras en cada uno de los estilos. Será ahora la tarea del diseñador pesar la importancia de todos los eventos y hacer un juicio informado. ¿Es el costo más importante que la calidad de la pintura?  ¿Se utiliza el control de humedad? ¿Se toman en cuenta el despintado y el retoque o el lijado y el exceso de capas? ¿Qué tipo de aviones se van a pintar? No hay reglas universales para contestar estas preguntas que satisfarán las necesidades de todos los usuarios. Pero si este artículo sirve para algo es un mapa de caminos para identificar las cuestiones principales.




Global Finishing Solutions
12731 Norway Road • Osseo, WI • 54758
P800-848-8738 • F715-597-2193 • info@globalfinishing.com