Otimização da performance de cabines de pintura através do controlo integrado de clima e ventiladores
Para tirar o máximo partido da utilização de componentes de alta eficiência, a cabine de pintura deve estar equipada com um sistema de controlo automático para a gestão integrada de todas as variáveis.
A utilização de lógicas avançadas para otimizar o funcionamento de componentes de alta eficiência – como ventiladores modulantes, sistemas de expansão direta, bombas de calor, humidificadores adiabáticos, arrefecedores evaporativos, permutadores de calor e damper motorizados – permite reduções significativas no consumo de energia, sem comprometer a qualidade do processo de pintura.
O controlo eletrónico é o coração do sistema de ventilação que serve a cabine de pintura. É ele que faz a diferença entre um sistema eficaz e eficiente e um sistema incapaz de responder às exigências do processo. Para garantir um controlo ótimo ao longo do tempo, o controlo eletrónico deve estar ligado a sensores adequados, que são utilizados para ativar e gerir os vários dispositivos da unidade de tratamento de ar (AHU). São ainda necessários sensores e dispositivos de controlo adicionais para detetar e gerir alarmes e condições limite.
Quais são os componentes mais importantes de uma AHU em processos de pintura?
Controlo de ventiladores
O controlo dos ventiladores é essencial para manter as condições de funcionamento previstas do fluxo de ar. Dada a importância crítica deste aspeto, as cabines de pintura não utilizam ventiladores simples ON/OFF, mas sim ventiladores modulantes. O controlo modula a velocidade durante a operação e gere todas as verificações de segurança a realizar no arranque, paragem e em caso de alarmes.
A sequência ON/OFF, com a respetiva temporização, depende da interação com os restantes dispositivos da AHU. Um exemplo típico envolve o desligar do ventilador em simultâneo com a resistência elétrica ou o queimador a gás: nesta situação, o ventilador deve permanecer ligado mesmo após o comando de OFF, de forma a eliminar o calor residual, evitando o sobreaquecimento dos componentes e danos na câmara de combustão.
A variação da velocidade do ventilador é também utilizada para compensar alterações de perda de carga, tanto no interior como no exterior da AHU, mantendo assim constante o caudal de ar. Além disso, em algumas cabines de pintura podem ser necessários múltiplos pontos de caudal definidos para diferentes fases do processo. Para controlar a velocidade do ventilador, basta medir a velocidade do ar no conduto ou a pressão diferencial. Para um controlo estável, recomenda-se fortemente um algoritmo PID (proportional integral derivative).
Exemplo de controlo inversamente proporcional para ventiladores baseados em pressão
Uma solução bastante comum para compensar perdas de carga é a utilização de ventiladores radiais com medição de pressão diretamente no bocal de entrada: como a perda de carga neste ponto é calibrada, a medição da pressão diferencial permite monitorizar o caudal e ajustar a velocidade do ventilador, mantendo-a constante. O entupimento dos filtros, à mesma velocidade, provoca uma redução do caudal e, consequentemente, da perda de carga no bocal de entrada, levando ao aumento da velocidade do ventilador.
Medição de pressão no bocal calibrado de entrada do ventilador
As AHUs de grandes dimensões utilizam frequentemente múltiplos ventiladores de insuflação e extração. Por exemplo, dois ventiladores em paralelo são uma solução útil para permitir AHUs mais baixas e largas em situações com restrição de espaço. Neste caso, basta duplicar as saídas de controlo, mantendo a mesma sonda de controlo, mas gerindo individualmente os alarmes de fluxo ou sobrecarga térmica do motor; uma função auxiliar pode ser a aplicação de um atraso na ativação entre os dois dispositivos, evitando que ambos os motores arranquem em simultâneo.
A evolução deste conceito levou à utilização de múltiplos ventiladores radiais (dois, quatro ou mais) dispostos lado a lado, formando o que se designa por fan wall, com o objetivo de aumentar a redundância e, muitas vezes, reduzir as dimensões da AHU. O controlo de dois ventiladores ou de uma fan wall ocorre de forma semelhante; contudo, quando existem múltiplos dispositivos, recomenda-se a comunicação série, de forma a reduzir o número de saídas necessárias e permitir monitorizar o estado de cada dispositivo individualmente.
Controlo de temperatura e humidade
O controlo de temperatura e humidade é essencial para manter condições de ar ótimas dentro da cabine de pintura e garantir a máxima qualidade do processo. Isto é conseguido através da modulação das válvulas de controlo em permutadores de calor, queimadores, humidificadores e outros componentes, com base nas leituras dos sensores instalados no conduto de insuflação da AHU.
O controlo diretamente no ar de insuflação é a solução ideal, pois o elevado número de renovações faz com que a temperatura de insuflação coincida com a temperatura no interior da cabine. Desta forma, os sensores podem ser posicionados no fluxo de ar limpo antes de ser insuflado na cabine, evitando a necessidade de sensores ATEX caros no interior da cabine ou no ar de exaustão, onde estariam sujeitos a elevados níveis de sujidade e manutenção.
O controlo de temperatura-humidade depende das condições do ar exterior, que podem variar bastante consoante a época do ano e o clima do local de instalação. A função mais comum é o aquecimento, essencial tanto nas fases de pintura e cura como em fases intermédias, como preparação da carroçaria e secagem. Em muitas regiões do mundo, e para um bom controlo da qualidade do processo em geral, também é necessário o arrefecimento.
Além disso, o controlo da humidade relativa é fundamental e, dependendo da tecnologia utilizada, influencia também a temperatura, tornando o controlo mais complexo e ainda mais importante para manter todas as variáveis sob controlo.
Abaixo estão alguns exemplos típicos de controlo integrado de temperatura e humidade em sistemas de humidificação adiabática e arrefecimento evaporativo.
Conclusão
A adoção de sistemas de controlo inteligentes e integrados é fundamental para garantir a performance ótima e a eficiência energética na ventilação e no tratamento de ar em cabines de pintura. Desde a modulação precisa dos ventiladores até à regulação estável de temperatura e humidade, cada componente deve ser cuidadosamente coordenado para manter as condições do processo e reduzir o consumo energético.
No próximo artigo do blog, exploraremos aspetos mais avançados do controlo integrado, com foco na humidificação adiabática, no arrefecimento evaporativo e nos sistemas de recuperação de calor. Estas tecnologias desempenham um papel essencial na gestão das condições ambientais de forma sustentável e económica — não percas o próximo artigo, onde vamos aprofundar a sua lógica de controlo e aplicações práticas.
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