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Filtri per Verniciatura, Filtri UTA e strumenti per trattamento Aria
AEROFEEL - Filtri per Verniciatura, Filtri UTA e strumenti per trattamento Aria

La misura dell’efficienza di filtrazione dell’overspray (parte 2)

Da oltre un decennio, vengono effettuati dei test che adottano delle versioni modificate del metodo ASHRAE 52.1 per la misura dell’efficienza media (essendo test “commerciali” non esiste una metodologia standard ma differenti metodi più o meno simili): questi test prevedono l’utilizzo di uno smalto alto solido a forno come sostanza di prova, in quanto l’utilizzo di questa tipologia di prodotto verniciante è aumentata nel corso degli anni e sono di conseguenza aumentate le richieste di misura delle prestazioni dei filtri con prodotti più rappresentativi presenti sul mercato.

Tali metodi prevedono l’inserimento del filtro in prova in un condotto che simula lo scarico al camino di una cabina; un secondo filtro ad alta efficienza viene montato a valle del filtro in prova, per catturare la vernice che passa attraverso il primo. La vernice viene spruzzata direttamente sul filtro in prova fino a quando non viene raggiunta la prevista capacità di carico o una prefissata perdita di carico. Vengono poi pesati entrambi i filtri: la penetrazione viene calcolata come il rapporto tra la quantità di vernice pesata sul secondo filtro ad alta efficienza e la quantità totale spruzzata.”

(Eastern Research Group – marzo 2006)

Anche in questo caso, però,

…i parametri così misurati, possono essere influenzati da una serie di variabili che non sono standardizzate in questo tipo di test: le caratteristiche della vernice (ad esempio la viscosità o il contenuto solido), il metodo di spruzzo (standard o HVLP), la portata di alimentazione della vernice, la velocità dell’aria. Di conseguenza non è possibile confrontare i risultati di test fatti da differenti soggetti. Ma in ogni caso, anche se i differenti test dovessero usare le stesse condizioni, questi metodi non possono fornire indicazioni appropriate sulle prestazioni del filtro, in quanto la vernice viene spruzzata direttamente sul filtro e quindi non viene misurato l’overspray, che ha una differente distribuzione delle dimensioni particellari e una diversa meccanica delle particelle”.

(Eastern Research Group – marzo 2006)

Ancora una volta, dunque, l’assenza di uno standard specifico implicherebbe che i risultati dei test – per quanto simili – non possano essere rappresentativi delle (e quindi applicabili alle) prestazioni effettive del filtro in condizioni reali.
Tuttavia, ci viene da dire che se i produttori di filtri si accordassero per effettuare i test di efficienza media utilizzando lo stesso tipo di vernice e le stesse condizioni di prova (velocità dell’aria, tipo di pistola, ecc.), si potrebbe giungere ad avere dei valori confrontabili che possano permettere una comparazione sufficientemente accurata delle prestazioni dei filtri, anche se non perfettamente adattabili alle situazioni reali. Questo anche e soprattutto in Italia, dove ci risulta che ciascuno adotti le proprie metodologie.

In Tabella 1 viene riportata – a titolo esemplificativo – una raccolta di alcuni test commerciali (riportati sui rispettivi depliant tecnici), effettuati autonomamente da due produttori americani (tranne il primo, che è stato fatto da un laboratorio indipendente), in cui la vernice di prova è lo smalto alto solido a forno Permaclad 2400 red e le condizioni del test sono pressoché identiche.

Tabella 1

Un certo interesse riveste inoltre la questione della misura dell’efficienza frazionale, come parametro utile per la caratterizzazione dei filtri per overspray.
Numerosi test hanno dimostrato che nonostante i filtri per overspray abbiano efficienze medie di cattura (in termini di peso totale di vernice trattenuta) estremamente elevate (dal 90% ad oltre il 99%), tuttavia l’efficienza di cattura delle particelle fini (<10 micron) cala drasticamente e varia significativamente in funzione del tipo di filtro.
Se si osservano la Figura 1 e la Figura 2 si può vedere come l'efficienza di cattura scenda al di sotto del 90% già con particelle di diametro inferiore a 6 micron, mentre il diametro di cutoff – per il filtro in questione, in poliestere – si ha a 4 micron; al di sotto di 2 micron non si ha filtrazione.
Le particelle fini costituiscono una percentuale relativamente bassa della massa totale dell'overspray (è per questo che, nel complesso, la loro presenza non è significativa nelle misure di peso totale), ma la loro elevata penetrazione può portare al superamento dei limiti alle emissioni.

Figura 1
Figura 2

Da quanto sopra esposto a proposito di efficienza media e di efficienza frazionale, si può evincere che più un filtro possiede una elevata efficienza media, maggiore è la probabilità che risulti efficiente anche nella captazione del particolato fine.
Da un “memorandum” inviato nel marzo 2006 da Eastern Research Group Inc ad un funzionario EPA, si legge:

Nel report sono sintetizzate le informazioni raccolte sulle prestazioni di filtri per overspray durante visite in situ fatte da venditori o da laboratori di analisi. Questi dati potranno essere usati da EPA per prescrizioni sulle cabine di verniciatura. Sulla base dei dati raccolti, alle carrozzerie potrebbe essere richiesto di usare filtri che abbiano una efficienza complessiva non inferiore al 99%. Tale valore deve essere certificato dal venditore del filtro mediante test. […] I dati raccolti hanno evidenziato quanto segue:

  1. i filtri che mostrano le migliori prestazioni nel controllo di particolato 99% quando testati con smalto ad alto solido;
  2. gli altri tipi di filtro, come quelli in cartone o i pannelli di polistirene espanso, non hanno mostrato efficienze così elevate;
  3. specificare una efficienza minima per il filtro, al posto della descrizione di una tecnologia, previene la tentazione dell’utilizzatore di usare un filtro conforme alla tecnologia ma dall’efficienza bassa (come nel caso di filtri leggeri in fibra di vetro che non sono fabbricati per l’uso specifico di abbattimento dell’overspray)”.

La misura dell’efficienza di filtrazione dell’overspray (parte 1)

Le emissioni industriali in atmosfera, si sa, sono uno dei problemi che il legislatore si trova ad affrontare.

Se la definizione di un limite alle emissioni è opera tutto sommato semplice, non si può dire altrettanto per la fase di controllo di questo limite.
Senza entrare nel merito e senza esprimere giudizi sul perché di questa situazione, è però un dato di fatto che gli enti pubblici a ciò preposti (le ARPA) sono notoriamente caratterizzati (salvo alcune eccezioni, più uniche che rare) da una endemica carenza di risorse sia umane, che economiche, che strumentali.
A fronte di ciò, il legislatore che predispone le autorizzazioni per gli scarichi in atmosfera, non può prescindere da questa consapevolezza e non può esimersi dal trovare idonei rimedi a riguardo.

Uno degli strumenti di semplificazione a disposizione dell’ente autorizzatore è la cosiddetta “autorizzazione in via generale”.
Utilizzabile per un certo numero di attività caratterizzate dall’avere un medio-basso impatto ambientale (le attività a ridotto inquinamento atmosferico), questo tipo di autorizzazione permette una notevole riduzione dei tempi burocratici consentendo l’avvio pressoché immediato dell’attività se vengono rispettate determinate prescrizioni e requisiti tecnico-operativi per gli impianti e/o i prodotti utilizzati. In quest’ambito, la filosofia adottata da alcuni enti è quella che prevede la sostituzione dei controlli analitici al camino con dei controlli formali della documentazione cartacea (certificazioni, analisi di prodotto, ecc) che accompagna un impianto o le sue componenti.
Nell’ambito specifico di alcune attività a ridotto inquinamento che prevedono operazioni di verniciatura, la questione riguarda – tra l’altro – la definizione di un criterio che permetta di valutare l’effettiva validità delle caratteristiche tecniche dei filtri per overspray, in particolare della loro efficienza.

A livello nazionale ed europeo non esistono norme tecniche e/o metodologie standardizzate che consentano di dare una risposta definitiva a tale problematica.
Le norme esistenti (dalla EN 779, alla DIN 24184 e simili) si riferiscono alla ventilazione ed al condizionamento di ambienti, oppure ai filtri assoluti, cioè ad un tipo di particolato e a condizioni operative completamente diverse da quelle che caratterizzano una cabina di verniciatura.

L’overspray prodotto in una cabina di verniciatura ha infatti caratteristiche variabili che possono dipendere sia dal tipo di sistema di applicazione (l’aerosol prodotto può essere molto fine oppure grossolano), sia dal tipo di vernice (le particelle possono avere comportamento variabile, dall’appiccicoso al secco, ed evolvere verso una condizione secca in maniera molto differente), sia da altri fattori.

Per trovare qualche possibile risposta, abbiamo provato a recarci – virtualmente – oltreoceano per “curiosare” tra la normativa e le metodologie statunitensi.
Effettivamente qui la problematica sembra essere stata sviscerata in maniera alquanto approfondita sia da EPA (Environmental Protection Agency), sia da alcuni produttori, sia da ricercatori ed istituti di ricerca indipendenti, alcuni dei quali in collaborazione o ingaggiati da EPA.
Tenteremo di dare qui di seguito una sintesi di quello che abbiamo trovato.
I parametri importanti per la scelta di un filtro sono quattro:

  1. la capacità di carico: è l’abilità del filtro di catturare e trattenere l’overspray così che non si accumuli nel sistema di ventilazione (condotti, ventilatore, valvole). La capacità di carico è definita come la quantità di overspray che può essere trattenuta dal filtro, misurata in kg/m2. Maggiore è la capacità e minore è la frequenza di sostituzione.
  2. la perdita di carico: è correlata alla capacità di carico. L’incremento della differenza di pressione ai capi del filtro provocata dall’accumulo di vernice, determina la riduzione della portata e della velocità dell’aria nel sistema di aspirazione; il filtro va sostituito quando tale differenza di pressione supera un livello prestabilito.
  3. l’efficienza di cattura e la penetrazione: sono una misura della quantità di materia che resta nel filtro o che lo attraversa. Sono una il complementare dell’altra. Una efficienza del 98% corrisponde ad una penetrazione del 2%. La penetrazione è un parametro utile in quanto enfatizza la quantità di materia che viene emessa; un filtro con efficienza del 98% emette il doppio di un filtro con efficienza del 99%.
  4. l’efficienza frazionale: è l’abilità di un filtro di catturare particelle di differenti dimensioni e viene indicata per ogni intervallo dimensionale testato. Per meglio definire le caratteristiche del filtro, viene inoltre definito un diametro di cutoff che è il diametro minimo a partire dal quale almeno il 50% delle particelle – per ogni intervallo dimensionale – vengono catturate dal filtro.

In Figura 1 vengono esplicitati questi concetti.

Figura 1

La penetrazione e l’efficienza frazionale sono i due parametri più importanti per caratterizzare le prestazioni relative alla qualità dell’aria per una cabina di verniciatura. Capacità e perdita di carico sono relativi ai costi di gestione e non influenzano le emissioni se la gestione dei filtri (pulizia e/o sostituzione) avviene in maniera corretta.

Anche negli Stati Uniti non sono presenti, attualmente, dei metodi standard in grado di predire in maniera sufficientemente realistica l’efficienza di captazione e l’efficienza frazionale di un filtro per overspray.

I metodi ASHRAE 52.1 (per l’efficienza media) ed EPA 319 (per l’efficienza frazionale) sono caratterizzati dal fatto che la prova viene effettuata esponendo direttamente il filtro in prova a particelle di un determinato composto (KCl, NaCl, acido oleico, polveri).
In realtà questi metodi, benché accettati dall’industria, non forniscono una valutazione veritiera delle prestazioni del filtro, per almeno due ragioni.

In primo luogo, è assodato che l’adesione delle particelle di vernice sulla superficie del filtro varia ampiamente a seconda del tipo di vernice. Quando le particelle attraversano il filtro, l’efficienza di raccolta dipende dalle dimensioni delle particelle stesse e dalla loro capacità di adesione al filtro. Di conseguenza, qualsiasi test che utilizza come sostanza di prova qualsiasi sostanza diversa dalla vernice che verrà usata con quel filtro, non fornirà una indicazione veritiera sull’utilità di quel filtro per quella particolare applicazione. Per esempio, una vernice a rapida essiccazione usa normalmente un solvente molto volatile che rende le particelle di vernice più asciutte e meno appiccicose. Se usiamo ad es. KCl per fare il test di prova, le informazioni ottenute non potranno essere confrontabili.

In secondo luogo, i metodi in uso non sono in grado di fornire indicazioni sulla capacità del filtro di trattenere l’overspray. L’overspray è costituito dalle particelle di vernice che non si sono depositate o che sono “rimbalzate” sulla superficie da verniciare. E’ stato dimostrato sperimentalmente che le dimensioni delle particelle dell’overspray sono di molto inferiori rispetto a quelle prodotte direttamente dalla pistola. Ma i test standard prevedono di spruzzare direttamente sul filtro la sostanza di prova e quindi il test non è realistico poiché il filtro deve catturare l’overspray e non le particelle che escono dalla pistola, che sono più grandi e più facilmente catturabili.

U.S. Patent n. 6027759 – 2000

Il brevetto di cui si è riportato qui sopra uno stralcio, prevede invece un sistema di misura in cui la vernice viene spruzzata non direttamente sul filtro in prova, ma contro un bersaglio che simula il pezzo da verniciare; in questo modo, il sistema di aspirazione capta solo l’overspray prodotto e lo invia al filtro in prova. Questo sistema, tuttavia, probabilmente per la complessità della camera di prova, non risulta essere in uso.

Indagine sull’autocombustione di overspray di prodotti vernicianti liquidi

Premessa
Il crescente utilizzo della tecnologia della filtrazione a secco dell’overspray , con filtri di nuova generazione, anche in impianti ad alta intensità di prodotto verniciante applicato, ha evidenziato una caratteristica già nota di alcuni prodotti vernicianti: l’overspray secco tende, in condizioni finora non ben conosciute, a dare fenomeni di autocombustione. L’uso di filtri a secco con trattamenti antifiamma serva a limitare il fenomeno.
Generalmente il fenomeno si verifica in particolare condizioni: overspray secco accumulato in quantità notevoli e in condizioni di temperatura esterna elevata. Fenomeni di autocombustione si verificano sia in cabine con abbattimento dell’overspray ad acqua che con abbattimento a secco.
I casi di autocombustione osservati in cabine ad acqua sono per lo più legati alla concomitanza dei seguenti fattori:
– uso di PV essiccanti ad aria
– assenza di manutenzione del retro velo per lunghi periodi
– inattività della cabina
– temperatura esterna elevata.
Queste osservazioni, che facevano pensare alla presenza di una massa critica, di bassa umidità e di alta temperatura, come condizioni necessarie all’innesco del fenomeno, non erano finora state seguite da misurazioni.
Inoltre, mentre in passato, si riteneva che il fenomeno fosse essenzialmente legato alla presenza di solventi organici facilmente infiammabili, questo si verifica, oggi, anche nonostante la crescente diffusione di prodotti all’acqua.

Studio comparato di tre casi di autocombustione

Per approfondire la questione sono stati effettuati studi su due casi di autocombustione, di cui si riportano sinteticamente alcuni dati e le relative valutazioni.

Caso n. 1
– Applicazione della mano di fondo su macchine movimento terra
– Cabina pressurizzata a flusso verticale
– Abbattimento dell’overspray ad acqua sottogriglia
– Applicazione con reciprocatore orizzontale e ritocco manuale da parte di due operatori
– Filtro a secco del tipo “raccoglivernice” applicato sopra la griglia di aspirazione
– Prodotto verniciante idrodiluibile (solvente: alcool butilico e 2-butossietanolo – circa 20% in peso)
Il filtro per overspray esausto, circa 25 mq pari a circa 150 kg, viene raccolto in un “big bag” e stoccato all’aperto.
In due occasioni, dopo alcune ore dallo stoccaggio, si verifica un fenomeno di autocombustione caratterizzato dalla emissione di notevoli quantità di fumo, assenza di fiamma, completa carbonizzazione della massa di overspray.
Dai rilievi di temperatura effettuati, si è dedotto che la combustione avesse avuto inizio ad una temperatura ben superiore a quella misurata, in un punto dell’ammasso distante da quello dove era stata inserita la sonda.
Questa misurazione fornisce due informazioni molto importanti:

  1. la combustione ha inizio localmente e non interessa in modo uniforme la massa del materiale in esame;
  2. la reazione è relativamente lenta (in questo caso 4 ore e 30 minuti dall’ammasso; circa 6 ore dalla fine delle operazioni di verniciatura).

Caso n. 2
– Impianto automatico di verniciatura di piccoli meccanismi metallici
– Ciclo a tre mani in tre cabine aperte a flusso orizzontale
– Abbattimento dell’overspray a secco
– Applicazione mediante reciprocatore verticale
– Prodotto verniciante all’acqua (contenuto di cosolvente organico non precisato)
Il filtro viene sostituito ogni due settimane e scosso tutte le sere. L’overspray caduto dal filtro viene ammucchiato alla base della parete filtrante

1a fase
Dai rilievi effettuati si hanno le seguenti informazioni:
– nei primi due giorni di prove, durante la spruzzatura e la ventilazione, la temperatura del filtro è sensibilmente inferiore alla temperatura esterna. Questo fenomeno è senz’altro attribuibile all’evaporazione dell’acqua che costituisce il solvente del prodotto verniciante. In assenza di ventilazione, invece, la temperatura dell’overspray sale fino a raggiungere lo stesso valore della temperatura esterna;
– l’accumulo di overspray è progressivamente crescente;
– alla fine del terzo giorno di lavoro, durante la notte, la temperatura dell’overspray supera il valore della temperatura ambiente. Ciò conferma che l’aumento della massa di overspray ha influenza sull’aumento di temperatura dell’overspray. Ciononostante, finora l’accumulo di circa 50 kg di overspray non è sufficiente a sviluppare temperature tali da innescare il fenomeno dell’autocombustione. E’ comunque evidente che nella massa di overspray avviene una reazione esotermica.

2a fase
Per la realizzazione della seconda fase delle indagini viene raccolta in un fustino metallico una quantità di circa 22 kg (pari a circa 20 litri) di overspray secco.
In questo caso l’aumento di temperatura dell’overspray è molto significativo: la differenza di temperatura con l’esterno raggiunge i 18°C circa.
Dopo una fase di aumento, la temperatura decresce fino a riportarsi su valori pari a quelli della temperatura esterna. La temperatura massima raggiunta non è sufficiente ad innescare l’autocombustione.

La seconda fase dell’indagine prosegue raccogliendo circa 110 kg di overspray in un volume di circa 100 litri.
In questo caso la temperatura dell’overspray supera i 120°C. La temperatura della massa di overspray non è uniforme. La durata della fase di salita è di circa 8 ore. Questo periodo di tempo è presumibilmente valido per tutti i punti dell’ammasso.

Considerazioni sulla composizione dei prodotti vernicianti

Nello svolgimento dell’indagine sono state raccolte anche informazioni sulla composizione dei prodotti vernicianti tramite lo studio delle schede tecniche e di sicurezza e tramite analisi di campioni di prodotto verniciante. Queste ultime si sono rese necessarie per verificare la concentrazione di sali di cobalto, utilizzati come acceleranti di reticolazione, che vengono comunemente considerati responsabili del fenomeno dell’autocombustione. In tutti e due i casi in esame, è stata riscontrata la presenza di ottoato di cobalto (C7H15COO)2Co in concentrazioni diverse.

Conclusioni

In base ai risultati raccolti ed esposti nella presente ricerca, si traggono le seguenti conclusioni:

  1. alcuni prodotti vernicianti danno origine ad overspray in grado di dare fenomeni di autocombustione;
  2. il fenomeno si verifica in particolari condizioni che dipendono da:
    – concentrazione di acceleranti di reticolazione
    – quantità di overspray
    – temperatura esterna;
  3. il fenomeno presenta sempre una evoluzione caratterizzata dapprima da un aumento della temperatura che può durare, nelle esperienze prese in esame, da 4 a 8 ore di seguito; se però la quantità di overspray è inferiore alla massa critica si ha una successiva diminuzione della temperatura.

E’ quindi possibile definire una procedura che permette di trattare gli overspray secchi in modo sicuro:

A) definire mediante prove qual’è la massa al di sotto della quale l’aumento della temperatura non dà certamente luogo ad autocombustione (nel caso 2 la massa di 20 kg ha dato temperature massime di 50°C e, essendo una quantità facilmente gestibile in base alle quantità spruzzate, potrebbe essere definita, nel caso specifico, massa ideale).
B) definire la cinetica di reazione: tempo occorrente perchè la massa ideale presa in esame torni alla temperatura ambiente.
C) evitare che in cabina si verifichino accumuli superiori alla massa ideale.
D) predisporre dei contenitori metallici ognuno di capacità idonea a contenere la massa ideale, in numero tale da poter stoccare per il periodo definito al punto B, tutto l’overspray prodotto.
E) stoccare l’overspray in questi contenitori, in luogo lontano da prodotti combustibili, per un tempo almeno uguale a quello definito al punto B. Il contenuto di ogni contenitore, trascorso tale tempo, può essere versato in un contenitore di volume maggiore secondo le procedure aziendali di smaltimento.
F) la quantità massima di overspray secco accettabile sul filtro in esercizio, essendo distribuita in un volume molto superiore a quello della massa ideale, può essere superiore alla massa ideale stessa.
G) data la presenza, evidenziata dalla presente indagine, di disomogeneità nella distribuzione dei valori di temperatura all’interno del volume di overspray, è opportuno che il filtro venga sostituito al raggiungimento di un aumento apprezzabile di temperatura o che venga predisposto un sistema di spegnimento automatico.

Sintesi di un articolo apparso su “PITTURE E VERNICI – EUROPEAN COATINGS 10/2002″.

La riduzione dell’overspray

Per “overspray” si intende quella parte di vernice spruzzata che non si deposita sulla superficie da verniciare. Per sua natura, l’overspray non porta alcun beneficio al processo di rivestimento. Al contrario, risulta essere un onere in quanto incrementa la quantità di materiale che deve essere smaltito, incrementa il carico dei filtri, imbratta la cabina ed aumenta i livelli di emissione in atmosfera: la sua riduzione, quindi, non può che essere un risparmio.
Inoltre, l’overspray che si deposita sulle parti già verniciate, influenza negativamente la qualità del processo di rivestimento, riducendo la brillantezza della superficie e contribuendo all’effetto “buccia d’arancia”.
Le informazioni che seguono possono fornire un interessante contributo per gli operatori e per i manager delle aziende che utilizzano dispositivi di verniciatura a spruzzo (pistole convenzionali o elettrostatiche, campane, dischi o altri equivalenti dispositivi atomizzatori rotanti).

CALCOLIAMO IL COSTO DIRETTO RELATIVO ALL’OVERSPRAY

La determinazione quantitativa dell’overspray è una operazione semplice.
Dapprima si calcola la quantità di vernice che si deposita sul pezzo da verniciare, poi si sottrae questo valore dalla quantità di vernice complessivamente spruzzata.

Overspray = VT – ET*VT

dove
VT = Volume tot di prodotto spruzzato
ET = Efficienza di trasferimento (per calcolare ET si veda il seguente articolo: Il calcolo dell’efficienza di trasferimento

Per calcolare il costo relativo all’overspray basta moltiplicare il valore ottenuto dalla precedente formula, per il costo della vernice.

VOCI DI COSTO INDIRETTE

Le due principali conseguenze legate alla presenza di overspray sono la saturazione dei filtri e la produzione di rifiuti da smaltire.
La quantità di overspray influenza in maniera direttamente proporzionale la frequenza di sostituzione o di pulizia dei filtri, con conseguente ripercussione sui costi di manutenzione; inoltre, un eccessivo carico dei filtri risulta essere problematico in quanto non solo può provocare degli sbilanciamenti nelle linee di flusso dell’aria all’interno della cabina, ma provoca sicuramente una riduzione del flusso d’aria che si traduce in un incremento della concentrazione di vapori di solvente, particolato e contaminanti vari all’interno della cabina.
L’overspray è anche una sorgente di sporcamento per la cabina. La riduzione del flusso d’aria che attraversa la cabina, provocato dal carico di overspray sui filtri, genera maggiore turbolenza e permette la rideposizione del particolato sia sui pezzi verniciati che sulle superfici della cabina, dei condotti di aspirazione e delle altre componenti quali ventilatori, valvole, ecc. Tutto ciò incrementa i costi di manutenzione.
Infine, il costo ecologico: è una misura più astratta ma non meno importante. Minimizzare le emissioni di sostanze inquinanti è un dovere di ogni cittadino e, a maggior ragione, dovrebbe essere uno dei compiti di chi effettua la verniciatura a spruzzo. Produzione responsabile ed efficienza sono sinonimi: sistemi e dispositivi efficienti riducono l’inquinamento e i costi di gestione.

LE CAUSE DELL’OVERSPRAY

Una delle cause più comuni di overspray si ha quando si aziona la pistola in assenza di pezzi o quando si disattiva l’erogazione.
Altre cause possono essere le seguenti:
– non corretta distanza tra pistola e pezzo e/o non corretto angolo di applicazione;
– non corretta configurazione o manutenzione della pistola;
– condizioni di flusso turbolento all’interno della cabina;
– livelli insufficienti di forza elettrostatica;
Anche l’eccessiva atomizzazione può causare un incremento dell’overspray; se le gocce di vernice sono troppo fini, si possono seccare durante il tragitto e invece di depositarsi sulla superficie da verniciare vengono catturate dal flusso d’aria e portate altrove.
In conclusione, per ridurre l’overspray è importante sia scegliere l’applicatore più adeguato ed efficiente per il tipo di pezzo che si deve trattare (ad esempio, è controproducente utilizzare un applicatore da 16” per verniciare un pezzo di 10 cm di dimensione), sia utilizzare le migliori e più efficienti tecniche operative, sia eseguire una appropriata ed efficiente manutenzione del sistema.

(tratto da: Reducing paint overspray; www.napaint.com)

La verniciatura con prodotti contenenti isocianati (Parte 2)

Il controllo delle perdite

Il metodo più pratico per controllare che non ci siano perdite di vapori dalla cabina o dal locale verniciatura è la combinazione del test di diluizione fumo con il test delle perdite.

Il primo si esegue riempiendo con un fumogeno la cabina/locale ed osservando che non ci siano fughe di fumo all’esterno. Il secondo si esegue verificando con un manometro che la cabina/locale siano in depressione. (https://www.aerofeel.com/prodotti/strumentazione/manometri/ e https://www.aerofeel.com/prodotti/strumentazione/pressostati/ )

Come funziona l’aspirazione in una cabina

Non si pensi che la ventilazione asporti istantaneamente l’overspray dalla cabina; ciò non è possibile.

Le pistole a spruzzo sono alimentate da aria compressa che viene proiettata con una velocità di 100 m/s ad una distanza di circa 5 metri. La maggior parte dei sistemi di ventilazione generano un movimento d’aria con velocità di 0,5 m/s; l’aria compressa che fuoriesce dalla pistola semplicemente “travolge” la ventilazione e diffonde l’overspray in tutta la cabina Figure 5-6-7).

fig 5-6-7

Similmente, non si pensi che l’aria di ventilazione all’interno della cabina si muova in maniera uniforme dalla zona di immissione all’apertura di estrazione: ciò non succede a causa delle numerose turbolenze che si producono.

Le uniche zone di moto uniforme sono in prossimità delle bocche di immissione ed estrazione (figure 8-9). Ma spruzzare in prossimità della bocca di estrazione non serve a migliorare la situazione, in quanto il getto di aria compressa non riesce ad essere catturato e si diffonde ovunque.

fig 8-9

Anche nelle cabine a flusso verticale (che dovrebbero essere quelle maggiormente efficaci in termini di contenimento ed estrazione dell’overspray) la realtà è diversa dalla progettazione su carta: si osservino le figure 10 e 11. Le zone di maggiore turbolenza e permanenza dell’overspray sono proprio quelle in cui staziona l’operatore.

fig 10-11

Ma quindi, quanto tempo occorre affinché l’intero volume della cabina o del locale verniciatura venga completamente decontaminato dall’overspray?

In fase di progettazione, l’operazione che si compie è quella di definire un certo numero di ricambi d’aria al minuto: maggiore il numero di ricambi e minore il tempo teorico di decontaminazione.

Per l’operatore, la cosa più importante è sapere come l’aria si muove all’interno della cabina e in quanto tempo si riesce a decontaminare la zona di lavoro.

Una risposta a questi due quesiti può essere fornita dal test di decontaminazione con fumogeno.

Il risultato dipende dalla configurazione della cabina/locale e dal volume d’aria che la attraversa: tipicamente, una cabina si può “pulire” in 5 minuti, mentre per un locale possono volerci 20 minuti e più.

Il test di decontaminazione con fumogeno può essere eseguito in autonomia, soprattutto nel caso di cabine di medie-piccole dimensioni: il dispositivo per eseguirlo è relativamente poco costoso (https://www.aerofeel.com/prodotto/fumogeni/fumogeno-concept-smoke-colt-4/ ).

Per cabine e locali di grandi dimensioni invece, è consigliabile rivolgersi a laboratori specializzati.

Il test di decontaminazione tuttavia non è un test che fornisce risultati precisi e il tempo misurato è approssimativo e dipende dalle effettive condizioni di lavoro; il primo test dovrebbe essere condotto nelle condizioni peggiori di utilizzo della cabina, ad esempio quando i filtri sono quasi esausti e devono essere sostituiti.

Una volta determinato il tempo di decontaminazione, il risultato dovrebbe essere esposto all’ingresso della cabina per informare gli operatori su quando è possibile entrare in sicurezza nella cabina/locale dopo una operazione di verniciatura.

In aggiunta si potrebbero attivare delle procedure ed installare dei dispositivi automatici che forniscano questa informazione. Ad esempio: un sensore potrebbe segnalare quando è in funzione la pistola a spruzzo, mentre una segnalazione luminosa potrebbe indicare che la cabina è in funzione e che quindi non è accessibile; la stessa segnalazione luminosa potrebbe rimanere accesa, una volta terminate le operazioni di spruzzo, per tutta la durata del tempo di decontaminazione.

Anche la procedura di uscita dalla cabina al termine della lavorazione dovrebbe essere effettuata in sicurezza: non c’è bisogno che l’operatore rimanga in cabina durante il tempo di decontaminazione, ma dovrebbe togliere il dispositivo di protezione respiratoria solo quando si trova all’esterno della stessa.

DECALOGO PER LAVORARE IN SICUREZZA

Le indicazioni che seguono sono riferite agli operatori delle cabine e dei locali di verniciatura, affinché cresca la consapevolezza della necessità di lavorare in sicurezza, soprattutto quando si trattano vernici contenenti isocianati.

  1. ricorda che la maggior parte dell’overspray e dei vapori è invisibile;

  2. effettua sempre le operazioni di verniciatura a spruzzo in una cabina o in un locale apposito;

  3. verifica sempre (tramite apposito manometro) che la cabina/locale operi in condizioni di leggera depressione;

  4. indossa sempre un dispositivo di protezione respiratoria durante la verniciatura;

  5. preoccupati di conoscere il tempo di decontaminazione della cabina/locale;

  6. continua ad indossare il dispositivo di protezione respiratoria durante il tempo di decontaminazione (se resti all’interno della cabina/locale), oppure toglilo solo quando sei all’esterno della cabina/locale;

  7. non sollevare il visore della maschera quando vernici;

  8. controlla regolarmente ed effettua la corretta manutenzione della cabina e del dispositivo di respirazione.

Requisiti tecnici per l’uso delle cabine di verniciatura a spruzzo a ricircolo d’aria – parte 3

Norme e Standard Tecnici

Da quanto esposto nelle precedenti parti 1 e 2 di questo articolo, risulta evidente che le cabine di verniciatura a ricircolo portano un indubbio beneficio economico, dovuto sia alla riduzione dell’aria in ingresso da condizionare, sia alla riduzione del flusso di aria esausto da trattare.

Risulta altresì evidente, per contro, che la concentrazione di solvente all’interno della cabina è elevata e pertanto devono essere approntate opportune misure di sicurezza per quanto riguarda sia i rischi di incendio sia la salute degli operatori.

Occorre cioè che siano fissati dei criteri di sicurezza che devono essere rispettati in fase di progettazione e dimensionamento dell’impianto.

Questi criteri si trovano già in alcune delle Norme e degli Standard vigenti: alcuni fanno parte di prescrizioni legislative obbligatorie, altri sono volontari.

Nelle normativa americana si trovano espressamente una serie di indicazioni che riguardano direttamente le cabine di verniciatura a ricircolo e in generale si può affermare che questa soluzione impiantistica è ammessa entro certi limiti.
Quelli che seguono sono i requisiti più importanti previsti dalle Norme e dagli Standard americani.
Due sono in primis le norme cui va fatto riferimento:
l’NFPA 33 (Standard for Spray Application Using Flammable or Combustible Materials ) dell’Associazione Nazionale contro i Rischi di Incendio;
l’IFC (Internationl Fire Code) sezione 1504.7.2.
Questi due standard sono pressoché identici e stabiliscono che:

  • la velocità media all’interno della sezione di attraversamento (cross-section) della cabina non deve essere inferiore a 0,5 m/s;
  • è permesso il ricircolo dell’aria esausta all’interno delle cabine automatiche (in assenza di personale) alle seguenti condizioni:
    • il particolato solido deve essere stato completamente rimosso dal flusso esausto;
    • la concentrazione dei vapori di solvente nel flusso deve essere inferiore al 25% del LFL (limite inferiore di infiammabilità);
    • deve essere presente nell’impianto un dispositivo approvato (certificato) per il monitoraggio in continuo della concentrazione di solventi;
    • qualora venisse superato il limite del 25% del LFL, deve attivarsi un allarme e tutte le operazioni di spruzzo devono automaticamente interrompersi;
    • il sistema di ventilazione deve rimanere in funzione sia durante sia immediatamente dopo le operazioni di verniciatura;
    • il sistema di ventilazione deve essere interbloccato con i dispositivi di spruzzatura.
  • è permesso il ricircolo dell’aria esausta all’interno delle cabine manuali (con presenza di operatore) alle seguenti condizioni:
    • devono essere rispettate tutte le prescrizioni tecniche di cui al punto precedente;
    • l’impianto deve essere provvisto di apposita documentazione (analisi dei rischi) attestante che non sussistono pericoli per la salute dell’operatore all’interno della cabina, cioè che le condizioni di utilizzo sono tali da rispettare i requisiti previsti da altre normative relativamente alla tossicità delle sostanze ed ai limiti di esposizione ammessi.

Relativamente al requisito di mantenere in cabina una velocità dell’aria non inferiore a 0,5 m/s, ci sono alcune domande che vanno poste.
Ad esempio: questo limite di velocità è valido per cabine vuote o per cabine con pezzo presente?
Infatti, se il pezzo da verniciare presenta una sezione perpendicolare al flusso relativamente piccola, la questione è irrilevante; tuttavia, per oggetti che occupano una percentuale più ampia della sezione di passaggio dell’aria, la problematica acquista rilievo.

In secondo luogo, il requisito non entra nel merito delle differenti tecnologie di spruzzo utilizzabili, prescrivendo un unico valore di velocità; tuttavia l’esperienza ha dimostrato che le apparecchiature elettrostatiche e le pistole HVLP possono essere efficacemente utilizzate anche a velocità inferiori, pur mantenendo gli standard di sicurezza richiesti.

Riconoscendo ciò, la NFPA 33 ha in effetti recentemente abbandonato il requisito sulla velocità, adottando il solo requisito che il sistema di ventilazione debba efficacemente abbattere l’overspray e mantenere la concentrazione di solventi al di sotto del 25% del LFL.

(Liberamente tratto da “Technical requirements for using recirculation paint spray booths”, di John B. Holecek, P.E., Senior Consulting Engineer, WarrenGroup Inc.)

Requisiti tecnici per l’uso delle cabine a spruzzo a ricircolo d’aria – parte 2

PARTE 2 – Brevi cenni sulle cabine a ricircolo

I primi tentativi per costruire cabine di verniciatura a spruzzo utilizzando la ricircolazione dell’aria, risalgono alla fine degli anni ’70.

Nel 1981, John Deere brevetta una cabina manuale dotata di un sistema di ricircolazione e di una cappa pressurizzata posizionata sopra l’operatore, avente lo scopo di mantenere in leggera pressione l’area di lavoro ed evitare l’inalazione dei vapori di solvente.

A quel tempo, le normative e gli standard tecnici proibivano le cabine a ricircolo; tuttavia, questa soluzione si dimostrò di tale beneficio che negli anni successivi venne inserita, secondo specifici requisiti di sicurezza, nelle normative stesse.

Il primo testo normativo nel quale viene esplicitamente permesso l’uso delle cabine a ricircolo è l’edizione del 1985 del NFPA 33 “Standard per l’applicazione a spruzzo di materiali infiammabili e combustibili”. (Per accedere al sito dell’NFPA cliccare qui)

Nel 1989 l’OSHA (Agenzia per la Sicurezza e la Salute sui luoghi di lavoro) dirama una direttiva in cui per la prima volta viene ammesso l’uso di cabine manuali a ricircolo operanti entro il PEL (Limiti di Esposizione Permessi).

Per meglio comprendere il funzionamento delle cabine a ricircolo, consideriamo dapprima quelle senza ricircolo.

Le cabine convenzionali sono dotate di un ventilatore di estrazione che guida l’aria, in sequenza: dall’esterno all’interno della cabina, attraverso la zona di lavoro in cui è presente il pezzo, attraverso un dispositivo di abbattimento dell’overspray (mediante scrubber ad acqua o filtri a secco), all’esterno con scarico in atmosfera. Il flusso d’aria, dunque, attraversa una sola volta la cabina.

Nei sistemi di maggior qualità, è presente anche un ventilatore di mandata, che preleva l’aria dall’esterno e la introduce in cabina (sistemi push-pull).

Il volume d’aria che attraversa la cabina è normalmente dimensionato per fornire una velocità in cabina di circa 0,5 m/s. L’esperienza ha dimostrato che con questa velocità, il flusso d’aria è effettivamente in grado di catturare e trasportare l’overspray verso il dispositivo di abbattimento.

Nelle configurazioni a ricircolo, il volume d’aria che attraversa la cabina è sostanzialmente lo stesso di quello che attraversa le cabine convenzionali, tuttavia, invece di essere completamente scaricato in atmosfera, una sua parte consistente viene fatta tornare nel condotto di mandata dell’aria.

La parte di aria scaricata in atmosfera viene reintegrata con aria fresca proveniente dall’esterno.

Nelle figure 1 e 2 vengono illustrate le due configurazioni descritte.

figura1 figura2

Considerando la differente ripartizione dei flussi d’aria nei due casi, si possono fare le seguenti importanti osservazioni:

  • la velocità dell’aria all’interno della cabina è la stessa in entrambi i casi, quindi l’efficienza di cattura dell’overspray resta immutata;
  • il volume d’aria fresca che deve essere fornito nella cabina a ricircolo è l’80% in meno rispetto alla cabina convenzionale. Ciò significa che le apparecchiature di condizionamento (deumidificazione, riscaldamento, ecc.) di questa aria sono di più ridotte dimensioni;
  • il volume d’aria esausta che deve essere trattato nella cabina a ricircolo è l’80% in meno rispetto alla cabina convenzionale. Ciò comporta minori costi di investimento e di gestione sia per il sistema di circolazione dell’aria che per i dispositivi di abbattimento dell’overspray;

A parità di prodotto verniciante spruzzato, la concentrazione media di solvente presente in cabina, nel caso del sistema a ricircolo, è di 5 volte maggiore rispetto al sistema convenzionale; questa maggiore concentrazione di solvente può però avere delle implicazioni, relativamente alla sicurezza per la prevenzione degli incendi e alla sicurezza dei lavoratori, che devono essere prese in seria considerazione nella progettazione.

[CONTINUA]

(Liberamente tratto da “Technical requirements for using recirculation paint spray booths”, di John B. Holecek, P.E., Senior Consulting Engineer, Warren Group Inc.)

Requisiti tecnici per l’uso delle cabine a spruzzo a ricircolo d’aria – parte 1

Un po’ di storia

Questo articolo racconta molto sinteticamente l’evoluzione delle cabine a spruzzo e presenta i requisiti di sicurezza e le norme tecniche che regolamentano questa tipologia di impianti; la comprensione e la conoscenza di tali requisiti possono aiutare ad utilizzarle in modo corretto e sicuro.

L’uso della verniciatura, in quanto tecnica per abbellire e proteggere gli oggetti, è vecchio quanto l’uomo, tuttavia l’attenzione verso l’impatto ambientale e la salute dei lavoratori è un aspetto relativamente recente; in passato, i danni provocati in tal senso non sono stati ingenti e ad essi si aggiungono quelli legati agli incendi provocati dalla natura infiammabile della maggior parte delle vernici.
Fortunatamente, con lo sviluppo ed il progresso delle conoscenze e delle tecnologie, si capì che tali problematiche dovevano essere necessariamente integrate in maniera responsabile nei processi produttivi.
Gli obiettivi da raggiungere erano: la salute e la sicurezza dei lavoratori; la protezione dell’ambiente; la produzione di manufatti di qualità e competitivi; la riduzione degli sprechi energetici; la protezione dai rischi di incendio.
Una delle prime soluzioni adottate per integrare qualità e sicurezza fu l’uso di apparecchiature per la verniciatura a spruzzo, operanti all’interno di apposite cabine. Questa tecnica si sviluppò alla fine del 1800 e permise di ottenere contemporaneamente sia una rapida applicazione del prodotto verniciante, sia apprezzabili risultati estetici, sia la raccolta controllata dei residui di vernice.
Dalle prime cabine a spruzzo di fine ottocento, molti sono stati i miglioramenti apportati a questa tecnica, nati soprattutto in ambito automobilistico per via dei grandi volumi in gioco e per gli elevati standard di qualità richiesti.
Miglioramenti che hanno coinvolto tutte le problematiche e gli obiettivi di cui sopra: a partire dalla necessità di regolamentare le emissioni in atmosfera e poi, in cascata, di ricercare nuovi prodotti vernicianti a minor impatto ambientale come sostituti delle più dannose vernici a solvente (contenenti elevate percentuali di VOC – composti organici volatili – e di altre sostanze inquinanti), dalla volontà di trovare nuovi prodotti chimici in grado di fornire prestazioni sempre maggiori per quanto riguarda la qualità del rivestimento e di altri aspetti minori.
Tutto ciò ha portato, come ulteriore conseguenza, anche a operare controlli sempre più elevati su alcuni parametri di processo – quali, tra i più importanti, la temperatura e l’umidità – ottenendo ulteriori miglioramenti delle cabine ma anche, effetto non secondario, un aumento sia dei costi di investimento che dei costi di gestione, soprattutto quando i volumi d’aria in gioco sono elevati: il controllo della temperatura e dell’umidità porta infatti a dover installare apposite apparecchiature in grado di fornire aria di processo fresca e deumidificata in estate, calda e a umidità controllata in inverno; tali apparecchiature devono inoltre essere dimensionate e progettate per poter funzionare efficientemente anche nelle peggiori condizioni climatiche, affinché non si verifichino fermi di produzione o altri inconvenienti.

Parallelamente, ci sono stati nuovi progressi nel campo dei dispositivi di applicazione delle vernici, con l’introduzione delle pistole elettrostatiche e di quelle HVLP (alto volume, bassa pressione), che hanno permesso di raggiungere elevati livelli di efficienza di trasferimento, con conseguente riduzione dell’overspray e del consumo complessivo di vernice.
In taluni casi, infine, l’introduzione della robotica ha permesso di risolvere alcune problematiche concernenti la salute dei lavoratori senza penalizzare la qualità e l’uniformità del rivestimento finale.

Tuttavia, per taluni processi produttivi, l’esperienza ha mostrato che non è sempre possibile soddisfare sia i requisiti di qualità sia di impatto ambientale, semplicemente selezionando vernici e pistole adeguate: ad esempio, in certi casi non è possibile ottenere elevati requisiti prestazionali se non attraverso l’uso di vernici a solvente; in altri, si verificano situazioni in cui talune aziende devono usare elevati volumi di aria di processo in aree dove i livelli di inquinamento sono già elevati.

In tutti questi casi è allora necessario utilizzare dei dispositivi aggiuntivi per l’abbattimento delle sostanze inquinanti.
La maggior parte degli impianti di abbattimento VOC usati nel settore verniciatura sono, oggi, quelli che utilizzano la tecnologia dell’ossidazione termica a temperature superiori a 760°C.
L’ossidazione termica prevede, nella sua forma più semplice, il riscaldamento di tutto il volume di aria esausta estratta dalla cabina ed espulsa in atmosfera; un tale procedimento comporta un elevato consumo energetico, anche se l’energia effettivamente utilizzata per l’abbattimento delle sostanze inquinanti è una bassa percentuale di quella totale: la maggior parte dell’energia consumata viene infatti utilizzata per il riscaldamento dell’aria trattata.
Una delle soluzioni adottate per ovviare a questo inconveniente è l’uso di combustori con recupero di calore ad alta efficienza, quali ad esempio i combustori rigenerativi (RTO).
Un’altra soluzione è quella di concentrare le sostanze inquinanti, facendo passare l’aria esausta attraverso filtri a zeolite o a carboni attivi, e di estrarle successivamente mediante un flusso d’aria calda di volume ridotto, da inviarsi ad un combustore, anch’esso di dimensioni ridotte, per l’ossidazione termica finale.
Esiste tuttavia un terza possibilità, complementare alle due precedenti soluzioni, consistente nella ricircolazione in cabina dell’aria di processo, così da ottenere la concentrazione dei VOC all’interno della cabina stessa ed inviare al dispositivo di abbattimento una volume ridotto di aria esausta.
questo procedimento verrà descritto nella seconda parte di questo articolo.

[CONTINUA]

(Liberamente tratto da “Technical requirements for using recirculation paint spray booths”, di John B. Holecek, P.E., Senior Consulting Engineer, Warren Group Inc.)

Linee di flusso nelle cabine di verniciatura

La qualità delle lavorazioni e la produttività, la sicurezza e la salute sul luogo di lavoro, l’aria pulita richiedono tutti un sistema di ventilazione forzata, che fornisca un adeguato e costante flusso di aria mentre la cabina è in funzione; esso deve mantenere la concentrazione di vapori di VOC al di sotto del livello minimo di infiammabilità (LEL), deve aiutare a ridurre la necessità di lavorare di nuovo pezzi già processati, deve provvedere all’immediata cattura dell’overspray, indirizzandolo ad un appropriato sistema di abbattimento, deve evitare che si formino zone di accumulo di vapori o polveri in prossimità dell’operatore.

Non tutti i sistemi a ventilazione forzata sono in grado di fornire le prestazioni richieste: può capitare, ad esempio, che della polvere si ridepositi sulle superfici appena verniciate (spesso i verniciatori che hanno esperienza di ciò, ne imputano la causa alla mancata efficienza dei filtri per particolato ma, talvolta, nonostante la sostituzione degli stessi, il fenomeno non scompare); oppure che si formino concentrazioni pericolose di overspray e VOC causando condizioni di non sicurezza sanitaria per gli operatori che le respirano; oppure che si riduca la portata d’aria di aspirazione, man mano che i filtri si caricano di overspray, con conseguente mancato rispetto dei limiti di velocità minima dell’aria in cabina previsti dalla normativa vigente.

Per inciso, questi problemi possono sorgere indifferentemente sia in cabine a flusso verticale che a flusso trasversale, sia in cabine a secco che in cabine ad acqua.

Linee di flusso aerodinamiche

La chiave per una continua ed efficiente operatività della cabina, sia essa grande o piccola, è la progettazione dei flussi d’aria e l’installazione dei più efficienti dispositivi per il controllo e l’abbattimento delle polveri, sia sotto forma di particolato che di overspray (per una panoramica dei filtri utilizzabili si veda questa pagina).

In linea generale, la situazione ottimale è quella tale per cui le linee di flusso si mantengono uniformi per l’intera lunghezza dell’apertura del condotto di aspirazione; con questa configurazione (vedi figura – fonte Airflow Patterns in Spray Booths, PCI Magazine, 2005), si elimina la formazione di vortici e di “zone morte” (sacche di aria ferma), con il triplice scopo di proteggere le superfici verniciate, l’operatore e la sicurezza dell’ambiente .

Non dimentichiamo infatti che esiste una specifica normativa tecnica
[EN 12215 (2009): Impianti di verniciatura – Cabine di verniciatura per l’applicazione di prodotti vernicianti liquidi – Requisiti di sicurezza;
EN 12981 (2009): Impianti di verniciatura – Cabine per l’applicazione di prodotti vernicianti in polvere – Requisiti di sicurezza]
la quale impone che tutte le cabine debbano essere dotate di un sistema di ventilazione forzata in grado di rimuovere adeguatamente i vapori infiammabili, le nebbie, il particolato e confinarli in luogo sicuro.

Le tecniche per raggiungere questo obbiettivo sono diverse, ma non sempre risultano efficienti.

Vediamo nel dettaglio alcune possibili criticità.
Una tecnica utilizzata è quella di fare in modo che l’aria prelevata dall’esterno ed immessa in cabina, spinga l’overspray e i vapori di VOC verso la griglia di aspirazione. Se il flusso d’aria in ingresso e quello in uscita non sono bilanciati, si vengono inevitabilmente a creare vortici e turbolenze che diminuiscono le prestazioni globali della cabina: i vortici sono infatti causa invisibile di rideposizione dell’overspray sulle superfici verniciate.

Anche la presenza dei filtri non garantisce che si possa ottenere un flusso d’aria uniforme, poiché l’aria segue naturalmente i percorsi dove incontra la minore resistenza.
Se il sistema non è bilanciato, i filtri possono catturare il particolato in maniera non uniforme e si possono verificare situazioni come quelle illustrate in sequenza nelle seguenti figure (fonte Airflow Patterns in Spray Booths, PCI Magazine, 2005), dove l’intasamento dei filtri (clogged filters) procede per settori e genera linee di flusso non ottimali.


Linee di flusso nelle cabine di verniciatura Linee di flusso nelle cabine di verniciatura Linee di flusso nelle cabine di verniciatura

Situazioni simili si possono verificare in qualsiasi tipo di cabina, non solo quelle con filtri a secco.

Alcune cabine ad acqua sono progettate per creare un velo d’acqua uniforme avente lo scopo di catturare l’overspray trasportato dall’aria di aspirazione; se la portata d’acqua che forma il velo e la portata dell’aria esausta non sono calibrate correttamente, si possono creare delle “smagliature” nel velo all’interno delle quali l’overspray passa liberamente senza essere abbattuto (depositandosi successivamente nei condotti di aspirazione, sul ventilatore, ecc.), rendendo inefficiente l’intero sistema di captazione.

In altre cabine, invece, sono installati dei sistemi per miscelare acqua nebulizzata con l’aria contaminata. Uno dei problemi che si possono presentare è dovuto al tipo di ugelli utilizzati che, se non accuratamente selezionati anche in funzione del tipo di vernice usata, possono intasarsi con conseguente perdita di efficienza, oppure non essere in grado di fornire una sufficiente superficie di cattura, lasciando che il particolato riesca a bypassare le gocce d’acqua.

L’utilizzatore finale, che spesso non possiede le necessarie conoscenze e competenze in materia, può rischiare di trovarsi nella condizione di acquistare una cabina che non è in grado, nel tempo, di mantenere i requisiti prestazionali e di efficienza descritti in queste brevi righe.

Chiunque può verificare visivamente la presenza di zone di ricircolo in cabine dotandosi di fumogeni con fumo ad alta persistenza.

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