1. INTRODUCTION 1
2.5. Ethical Considerations 36
Calidad del agua aceptable. Proceso de mantenimiento.
Prevención de contaminación de fuentes externas
Plan de manejo ambiental (monitoreo del óptimo funcionamiento del sistema)
Caudal máximo necesario para el sistema.
Mantener en condiciones sanitarias y ambientales óptimas de tal forma que garanticen la seguridad y la salud de sus operarios.
Los pisos deben ser solidos e impermeabilizados y no deben ser resbaladizos ni estando secos ni húmedos.
Se deben tener definidas las áreas del trabajo, y estas deben estar libres de obstáculos que pueden provocar un accidente o evitar la evacuación en una emergencia.
No se podrán verter al alcantarillado ninguna sustancia contamínate. 9.3.2 Sistema de lavado.
Para el desarrollo del sistema de lavado, se tendrá en cuenta los productos de la empresa Spraying Systems, la cual es una de las empresas líder a nivel mundial en la manufactura de productos de aspersión industrial, la cual ofrece una gama completa de productos de aspersión para ayudar a ahorrar agua, reducir el uso de químicos en el sector de lavado de vehículos.
Uno de los elementos claves en un buen lavado de un vehículo, se encuentra en la correcta selección de las boquillas de lavado, dependiendo de cómo
seleccione y mantenga estos componentes, pueden ser una fuente de grandes ahorros o un gasto innecesario, ya que las boquillas gastadas o el tipo de boquilla incorrecto pueden rociar fácilmente hasta un 30% más de agua y productos químicos de lo necesario, lo que puede representar grandes pérdidas en el proceso.
Una de las cosas fundamentales en la prestación del servicio, es la calidad del lavado, y la optimización de los tiempos de operación ya que un tiempo excesivo también puede traer disgustos con el cliente, además de que conlleva a gastos innecesarios en energía, porque todos los equipos son utilizados mayor tiempo y Costos excesivos de aguas residuales y eliminación.
Dentro de los productos que traer Spraying Systems, ofrece una amplia gama en el campo de la limpieza automotriz, dependiendo de la aplicación que se le vaya a dar, esto variando el patrón de rociado y el ángulo de pulverización, con el fin de poder brindar la mayor eficiencia en cada etapa del lavado, en la Tabla 20, se puede observar los productos ofrecidos.
PATRÓN DE ROCIADO PULVERIZACIÓN ÁNGULO DE APLICACIÓN BOQUILLAS
CONO COMPLETO: Patrón de rociado uniforme, redondo
y completo con gotas medianas a grandes. Bueno para cubrir áreas más grandes.
15° a
125° Presoak y cubriendo áreas más grandes.
SPRAY PLANO DE ALTA PRESIÓN Proporciona capacidades de impacto altas y
uniformes. Incluso el patrón de pulverización elimina la necesidad de superponer patrones de boquillas adyacentes. 5° a 80° Lavado a presión o primer enjuague. Cualquier aplicación donde se necesite un alto impacto para eliminar la suciedad o
el detergente.
SPRAY PLANO La superposición o alineación de los patrones de pulverización
de aerosoles adyacentes produce una distribución
uniforme.
15° a 110°
Las boquillas de los chorros químicos o
en cualquier lugar están alineadas para
superponerse para producir una
distribución uniforme.
SPRAY PLANO NO REGULADO DEFLECTADO
Gotas de tamaño mediano a presiones más bajas con ángulos de aspersión más estrechos. Alto impacto. El paso libre grande reduce la
obstrucción. 15° a 50° Arcos de enjuague y prelavado, especialmente cuando se usa agua reciclada.
Excelente para cualquier aplicación en la que los patrones de rociado adyacentes no se superpongan. SPRAY PLANO CÓNICO
DEFLECTADO Gotas de tamaño mediano con bordes
cónicos y ángulos de pulverización amplios a presiones más bajas. Puede superponer patrones de sprays adyacentes para una cobertura uniforme. El paso libre grande
reduce la obstrucción. 83° a 153° Arcos de enjuague y prelavado, especialmente en las etapas que usan agua reciclada. Bueno para superponer sprays adyacentes para producir una cobertura uniforme. SÓLIDO CORRIENTE La transmisión uniforme proporciona el máximo impacto.
0° Limpieza de parrillas, paneles basculantes y pozos de ruedas
AUTO-ASPIRANTE: patrón de pulverización plano, mezcla el aire circundante con
líquido premezclado para generar espuma. La espuma mediana a medianamente fina permanece en el vehículo por
más tiempo. Mantiene la energía cuesta porque no se
requiere aire comprimido.
0° a
80° Aplicación de detergente
Tabla 20: Catalogo de boquillas ofrecidas por la empresa Spraying Systems, dependiendo de la aplicación.
Cada Boquilla de aspersión está diseñada con un fin específico, en la figura 25, se observa las características que debe tener cada una de estas para cumplir con mayor rendimiento las diferentes etapas de lavado.
Figura 25. Tipo de boquillas recomendados para diferentes procesos de lavado
Para la selección de las boquillas que mejor se acomoden a la necesidad que estamos trabajando, el catalogo pide tener encentra unos aspectos que guiaran una correcta selección, a continuación se describen cada uno de ellos.
9.3.2.1Presión de pulverización e impacto
La efectividad de limpieza de una boquilla pulverizadora, el impacto o la fuerza total del rociador cuando golpea el vehículo, son los criterios principales para evaluar la presión de rociado y el impacto. La verdadera medida de la efectividad de la limpieza es el impacto por pulgada cuadrada. Maximizar el impacto de limpieza implica aumentar tanto la masa del pulverizador como su velocidad, lo que se logra al aumentar el caudal en galones (litros) por minuto, tamaño de gotita o psi (bar).
La mayoría de las personas solo piensa en la presión de pulverización cuando se trata de impacto, pero el aumento de la presión a veces puede ser contraproducente. La alta presión produce gotitas más pequeñas, que tienen menos masa y velocidad, y por lo tanto menos impacto de limpieza. Como regla general, aumentar el índice de flujo es mucho más efectivo que aumentar la
presión. Duplicar el índice de flujo aumenta el impacto hasta en un 100%, mientras que duplicar la presión proporciona solo un 40% más de impacto. La desventaja de aumentar la tasa de flujo es un mayor consumo de agua, y un mayor costo de operación, lo cual hoy en día es uno de los factores a optimizar, en un momento en que la sostenibilidad, la conservación del agua y los menores costos de operación son una prioridad, es posible aumentar la presión y mantener la efectividad de la limpieza con boquillas de alta presión y alta calidad.
Figura 26. Aumento del impacto de rociado 𝐼 = 𝐾 ∗ 𝑄 ∗ √𝑃
I= Impacto de pulverización teórica total (kg) K=Constante (0.0526)
Q= Caudal (lpm) P = Presión líquida (bar)
Las boquillas IMEG® WashJet® de alta presión están diseñadas para proporcionar hasta un 25% más de impacto que las boquillas MEG WashJet estándar al mismo índice de flujo y presión del sistema. Aunque son un poco más caras que las boquillas MEG estándar, las boquillas IMEG premium se amortizan por sí mismas con una mayor eficacia de limpieza y ahorro de agua. También tienen una vida útil más larga debido a la presión reducida del sistema y necesitan ser reemplazados con menos frecuencia, lo que lleva a un costo total de propiedad mejorado.
Figura 27.Boquillas estándar vs boquillas Premium de alta presión. 9.3.2.2Distancia de pulverización
La distancia de pulverización afecta drásticamente el impacto, y de 6 a 8 pulgadas (15,25 a 20,35 cm) es la distancia ideal para lograr el mejor rendimiento de sus boquillas de pulverización. Aumentar la distancia de la boquilla a solo 6 pulgadas (15,25 cm) de la superficie del automóvil reducirá el impacto en un 50%. ¿Por qué? Debido a que la velocidad de la gota se reduce debido a los efectos de arrastre por fricción del aire y porque el patrón de pulverización es mucho más grande. La misma fuerza de impacto sobre un área más grande da como resultado una menor presión de impacto. Al determinar la distancia de pulverización, utilice el peor de los casos. Primero, calcule cuál es la distancia más corta desde un vehículo a la boquilla de pulverización. Luego, ajuste las boquillas para que la cobertura total y la superposición sean posibles con un vehículo a la distancia más corta. Esto asegurará una cobertura total y una superposición con todos los tipos de vehículos.
9.3.2.3Angulo de pulverización y cobertura
El ángulo de pulverización es la dispersión o el ancho del aerosol después de salir del orificio. A menudo nos preguntan si la presión afecta el ángulo de pulverización, y definitivamente sí. A alta presión, los ángulos de pulverización pueden ensancharse significativamente y producir una neblina de bajo impacto del aerosol a medida que se expande en los bordes. Los ángulos de pulverización más angostos tienen más fuerza de limpieza por pulgada cuadrada (centímetro), pero pueden despegar algunas marcas de alfiler, molduras y trabajos de pintura deficientes. Además, según el tipo de aplicación de lavado, los ángulos recomendados varían:
• Por razones de seguridad, es raro ver consejos de autoservicio a menos de 25 °
• En las manos de un operador con experiencia o en una automática sin contacto en la bahía, las boquillas de 5 ° a 15 ° hacen un excelente trabajo eliminando hielo, chinches y mugre
• Las boquillas gran angular de 50 ° a 110 ° son las mejores para la etapa de preembarque en la que la cobertura total del vehículo es más importante que el impacto o la cantidad de agua utilizada
Figura 28. Ángulos de pulverización para diferentes procesos de lavado 9.3.2.4Cobertura de pulverización teórica
La cobertura de pulverización está directamente relacionada con la distancia de pulverización y el ángulo de pulverización, en la Tabla 21, muestra la cobertura de diferentes ángulos variando la distancia de pulverización.
Tabla 21. Distancia de pulverización vs el ángulo de pulverización
Teniendo en cuenta todos los aspectos mencionados anteriormente, se procede a realizar la selección de las boquillas que mejor se acomodan a la necesidad que se tiene, inicialmente se seleccionara la pistola con la cual se trabajara.
Siguiendo con el catálogo de productos de la empresa Spraying Systems, se revisa las cualidades de las pistolas que ofrecen, entre las que se encuentran que debido a sus diseños ergonómicos aseguran un control positivo y comodidad del operador incluso en condiciones de flujo y presión máximas, además de que lo materiales de fabricación, que incluyen mangos de nylon y protectores de gatillo, cuerpos de válvula de latón forjado, sellos de vástago Buna-N o Viton, asientos de válvula de PTFE y piezas de trabajo de acero inoxidable, prolongan la vida útil del equipo.
Entre los parámetros de selección de la pistola se tienen la temperatura de trabajo, la presión máxima de operación y la capacidad de flujo. El sistema se está diseñando para que trabaje con agua a temperatura ambiente por lo que no se requiere que la pistola opere a altas temperaturas, con una que soporte un máximo de 40° es suficiente, de igual manera no es necesario que se maneje una presión de trabajo tal alta, ya que el trabajo que se va a realizar es de limpieza vehicular y al generar una presión muy alta puede llegar alterar la parte estructural y la pintura de la motocicleta, teniendo en cuenta la presión de las hidrolavadoras que se encuentran comúnmente en el mercado trabajan a 1500 psi (105 bar).
Figura 29. Pistola modelo AA30A
Teniendo en cuenta las condiciones descritas, la mejor opción es el modelo AA30A (figura 29), el cual cuenta con una máxima presión de trabajo de 1500 psi (105 bar), una temperatura máxima de 200 ° F (93 ° C) y un caudal máximo de trabajo de 5 gpm (19 lpm), posee un gatillo de bloqueo y guardia y una conexión delantera de la manguera.
Tabla 22. Catálogo de la pistola modelo AA30A
Con esto se puede calcular el Impacto de pulverización que se generaría.
𝐼 = 𝐾 ∗ 𝑄 ∗ √𝑃
I= Impacto de pulverización teórica total (kg) K=Constante (0.0526)
Q= Caudal (lpm) P = Presión líquida (bar)
𝐼 = 0.0526 ∗ 19𝑙𝑝𝑚 ∗ √105𝑏𝑎𝑟 𝐼 = 10.24 𝑘𝑔
Se valida que genera un alto impacto de pulverización lo que según el fabricante, genera un alta eficiencia de lavado.
Para el proceso de pre enjuague y lavado, siguiendo las recomendaciones de fábrica se opta por seleccionar el tipo de boquilla WASHJET, donde la aplicación dice que es ideal para lavado a presión o primer enjuague, cualquier aplicación donde se necesite un alto impacto para eliminar la suciedad o el detergente, y eso es justamente lo que se está buscando.
Las características principales que posee este tipo de boquilla son:
Altas presiones de trabajo
Ángulos de pulverización de 5 ° a 80 ° a presiones operativas de 300 a 5000 psi (20 a 345 bar)
Distribución uniforme mediante el uso de paletas guía internas para estabilizar la turbulencia líquida
Mayor vida útil y precisión de control de flujo con una construcción de acero inoxidable especialmente endurecida
El diseño patentado optimiza la dinámica de fluidos para minimizar la turbulencia y maximizar el rendimiento de la pulverización
A medida que el líquido sale a través de la forma redondeada en U del orificio (figura X), forma un patrón de pulverización plano. La distribución es incluso a presiones superiores a 300 psi (20 bar).
Como se describió anteriormente para las boquillas gran angular de 50 ° a 110 ° son las mejores para la etapa de pre lavado donde la cobertura total del vehículo es más importante que el impacto generado, por lo cual se seleccionara una boquilla de 65°, donde se tenga una arco considerable para abarcar mayor dimensión de la motocicleta, pero sin afectar en mayor medida el impacto generado.
La cobertura de pulverización teórica, y la distancia de pulverización, dependen mucho de la forma de operación del elemento, para tener una eficiencia de lavado se capacitara al personal para que sea utilizado de 6 a 8 pulgadas (15,25 a 20,35 cm) de distancia para que así se lograr el mejor rendimiento de las boquillas, y se logre una cobertura teórica de 20 a 25 centímetros.
En la tabla 23 se selecciona la boquilla a utilizar, con una rosca de entrada de ¼ y con un ángulo de 65°, se manejara a una presión de 100 bar, la cual dará un caudal de trabajo de 8 lpm
Tabla 23. Catálogo de selección de boquillas WASHJET
Para el proceso de enjuague siguiendo las recomendaciones de fábrica se opta por seleccionar el tipo de boquilla FOAMJET, ya que dice que es ideal para aplicación de detergente debido a que tiene un patrón de pulverización plano que mezcla el aire circundante con líquido premezclado para generar espuma. La espuma mediana a medianamente fina permanece en el vehículo por más tiempo, y ahorra energía porque no se requiere aire comprimido.
Las características principales que posee este tipo de boquilla son:
Produce espuma altamente aireada y duradera
Hecho de material resistente a productos químicos y duradero
Las boquillas FoamJet de plástico tienen una inserción codificada por colores para facilitar la identificación de la capacidad
QJFJP ofrece una instalación y mantenimiento sencillos con alineación automática de un cuarto de vuelta
QJFJP ahorra productos químicos cuando se usa con una válvula de retención de código de color azul
Las opciones de cuerpo están disponibles en muchos conjuntos de cuerpo de conexión rápida para un mantenimiento rápido y fácil.
Figura 31. Boquilla QJLJP
En la tabla 24 se selecciona la boquilla a utilizar, la cual es una QJLJP, debido a las ventajas que tiene frente las los otros tipos de boquillas frente a instalación y mantenimiento, se selecciona un angulo de pulverización de 80°, el cual permitirá que haya una mayor cobertura, y se selecciona la de color blanco para que trabaje con un mayor caudal.
9.3.2.5Selección de la hidrolavadora.
Para la selección de la hidrolavadora, se tendrán en cuanta los diferentes aspectos claves que se deben tener en cuenta a la hora se realizar esta adquisición.
En primer lugar se debe definir el tipo de hidrolavadora, de acuerdo a la forma de alimentación de energía, ya que existen hidrolavadora eléctricas o a combustión. En este proyecto se opta por seleccionar una eléctrica, debido a su facilidad para adquirir una conexión, y ya que se usara en un ambiente cerrado, esta no emite ningún tipo de emisión y el ruido de operación es mínimo en comparación con la de combustible.
Otro aspecto a tener en cuenta es si se va a trabajar con agua caliente o de agua fría, este factor depende directamente del uso que se le vaya a dar a la máquina. En este caso se requiere una hidrolavadora que trabaje a temperatura ambiente.
De igual manera dependiendo del trabajo a realizar será la presión necesaria a la cual operara la máquina, la presión ideal para el lavado de vehículos es de 1500 PSI, por lo que será nuestra presión de trabajo.
El caudal de una hidrolavadora se indica en litros por minuto (lpm) o galones por minuto (gpm), como se describió en los numerales anteriores se trabaja con un caudal máximo de 8 lpm (2 gpm) por cada salida de la hidrolavadora.
La potencia de una hidrolavadora está directamente relaciona, con la presión requería para expulsar el agua y producir los galones de agua requeridos teniendo que:
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 (𝐻𝑃) =𝑃𝑟𝑒𝑠𝑖𝑜𝑛 (𝑃𝑆𝐼) ∗ 𝐶𝑎𝑢𝑑𝑎𝑙 (𝑔𝑝𝑚) 1714
𝑃𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 (𝐻𝑃) =1500 (𝑃𝑆𝐼) ∗ 2 (𝑔𝑝𝑚)
1714 = 1.75 𝐻𝑃
En el catálogo de productos de la marca Evans, se encuentra un modelo que cumple con los requerimientos solicitados, esta trabaja con un motor de 2HP a un voltaje de 115V y 1750RPM, maneja un caudal de 8lpm a 1500 PSI y nos da un tiempo de operación de 12 horas al día.
Tabla 25. Catálogo de selección de Hidrolavadoras
9.3.3 Sistema de Secado
9.3.3.1Aspersores: Para el proceso de secado, el fabricante Spraying Systems ofrece una alternativa cuyas características principales son:
Las toberas de aire convierten un volumen de baja presión de aire comprimido en una corriente de aire concentrado de alta velocidad, un ventilador plano o una cortina de aire de alto impacto
Una reducción significativa en el consumo de aire comprimido en comparación con las tuberías abiertas
Seguridad mejorada. El diseño de las boquillas de aire WindJet previene la muerte en caso de que la boquilla se coloque accidentalmente contra una superficie plana
La corriente de aire dirigida entregada por las boquillas puede mejorar la eficacia y la eficiencia del secado y la purga
Dentro del portafolio se ofrecen dos alternativas, el modelo AA727 y el AA707
AA727
Genere un patrón de aire de ventilador plano controlado y eficiente para una distribución de pulverización uniforme
Diseñado para mantener la integridad del patrón de pulverización Los orificios empotrados protegen contra daños externos y ofrecen
escape de aire si las boquillas se colocan accidentalmente contra una superficie plana
Bajos niveles de ruido
Puede montarse uno al lado del otro para aplicaciones de cortinas de aire
Figura 32. Boquilla AA727
AA707
Producir un patrón de rociado redondo, bien apretado Bajos niveles de ruido
Tapas de aluminio codificadas por colores para una fácil identificación de los caudales
Orificios empotrados
Figura 33. Boquilla AA707
En la tabla 26 se selecciona la boquilla a utilizar, lo que se buscó en el proceso de secado es que se realizada una distribución uniforme del aire y que con poca potencia se pudiera generar una cortina de aire que realizara de forma eficiente dicha labor por lo que el mejor modelo que se acomodaba a la necesidad era el AA727. Se trabajara con presión de 2 bar para así obtener un caudal de trabajo de 357 lpm.
Tabla 26. Catálogo de selección del aspersor de aire 9.3.4 Sistema de recuperación de agua
Existen procesos sencillos de filtración de agua que permiten reciclar más del 50% del agua utilizada en el proceso de lavado, en los que se encuentran las trampas de grasa y lodos, filtros de arena entre otros y procesos más complejos como osmosis inversa, ozonización los cuales requieren mayor control y mantenimiento.
Para efectos de los cálculos necesarios se va asumir el consumo máximo de dos hidrolavadora el cual es de 16 lt/min, y se pondrá como meta reutilizar el 60 % del agua, utilizada en el proceso de lavado.