A proposito di bilancelle…

Nelle aziende che verniciano in proprio spesso i manufatti vengono assemblati dopo la verniciatura. In questi casi si deve prestare particolare attenzione alle zone di accoppiamento tra i vari pezzi e allo studio delle protezioni che vanno poste sulle bilancelle.
Occorre impiegare schermature fisse o mobili che agevolino le operazioni di carico e scarico da parte degli addetti.
Bisogna inoltre realizzare apposite strutture porta bilancelle onde evitare che queste possano venire ammucchiate in qualche angolo del reparto verniciatura ed essere difficilmente rintracciabili. Queste mie valutazioni potranno apparire troppo scontate, ma nei reparti spesso, vi garantisco, le cose non vanno in modo così ovvio.
Ipotizzando una dimensione definita della nostra bilancella, (esempio L 0,7m x H 1,6m - superficie bilancella 2,24m2) possiamo introdurre un semplice calcolo per definire la produttività del nostro impianto.
Ipotizziamo un trasportatore Morris 3” con un interasse bilancella di 0,924m avremo:
Velocità trasportatore 1,1 m/min (valore ipotetico)
Interasse bilancelle 0,924 m
Tempo macchina x bilancella : tv = s/v = 0,924m/1,1m/min = 0,84min
Numero teorico bilancelle/giorno = 480min/0,84min = 571 bilancelle in un turno di 8 ore.
Se consideriamo una maggiorazione del 10% del tempo macchina per bilancella, dovuto al cambio tinta, soste o fermate impianto, ecc, avremo un tempo macchina per bilancella pari a:
0,84min + 10%= 0,924 min tempo macchina x bilancella
Numero reale Bilancelle/giorno = 480/0,924 = 519 bilancelle in un turno di 8 ore.
Se sul nostro impianto operano tre lavoratori, due addetti al carico/scarico e un verniciatore, il tempo mano d’opera per bilancella sarà:
0,924 x 3 = 2,77 min tempo mano d’opera per bilancella

Esempio di calcolo dei tempi di verniciatura per un particolare

Se sulla nostra bilancella avremo posizionato 24 pezzi, avremo i seguenti dati:
tempo macchina = 0,924/24 = 0,038 min/per pezzo
tempo uomo = 0,038 x 3 = 0,114 min per pezzo
Su ciclo verniciatura: Cod.particolare?
Tempo macchina: 0,038 min
Tempo uomo(MdO): 0,114 min


Se avremo definito a monte il costo ammortamento impianto, il costo del particolare risulterà la sommatoria di: Costo macchina + Costo uomo + Costo ammortamento impianto

Con queste semplici valutazioni sarà facile, per un responsabile di reparto, valutare il costo di verniciatura di ogni nuovo manufatto

Rampo 2010

…sbirciando nel reparto verniciatura… Osservazioni e …qualche consiglio

Nella mia esperienza di oltre quarant’anni nel settore della verniciatura, posso ben dire di averne viste di tutti i colori…E quindi mi accingo ad illustrarvi le sensazioni che provo quando visiono un nuovo impianto o un nuovo processo operativo.
Nel settore della verniciatura conto terzi, in aziende di piccole e medie aziende ancor oggi si assiste a tanta fatica ed ad una attività che la maggior parte dei nostri giovani “non gradisce”, anche perché non è ancora entrata nella visione comune la tutela della salute e sicurezza degli operatori.
Anche nelle aziende di notevoli dimensioni, quando si voleva castigare qualcuno, lo si spediva nel reparto verniciatura, quasi fosse un luogo di espiazione, ma tralasciamo questo tipo di valutazioni e cerchiamo di entrare nel concreto.
Consideriamo come primo elemento il sistema di carico e scarico dei pezzi su un trasportatore aereo. Spesso, nella attività dei verniciatori conto terzi, per la notevole quantità e varietà di particolari da verniciare si vedono particolari singoli appesi ad un gancio dimenticando che per ottimizzare la verniciatura quando c’è un trasportatore aereo bisogna immaginare di dover verniciare una lamiera che si svolga in continuo ad una velocità costante (0,8 - 1 - 1,5m/min ecc.) per un’altezza definita. Questo obbliga a pensare nel limite del possibile, ad impiegare bilancelle che oltre ad ottimizzare il sistema dell’applicazione se vi sono unità automatiche di spruzzatura, facilita notevolmente il compito della contabilizzazione industriale.
In sintesi con il concetto di bilancella è facile definire un tempo di verniciatura della stessa e più specificatamente in un tempo mano d’opera e in un tempo macchina dove per tempo macchina si considerano i parametri dei costi prodotti, energia, ammortamenti impianti, ecc. È quindi molto semplice una volta definito il costo della nostra bilancella standard valorizzare il costo di un singolo particolare che può occupare la spazio di mezza bilancella, di un quarto di bilancella e così via.
E opportuno ricordare che quanto più le nostre bilancelle faranno “parete” tanto più si ridurranno i costi di verniciatura dei singoli pezzi.
Ottimizzando il carico del trasportatore con bilancelle definite, anche i parametri di erogazione polveri o vernici delle diverse unità automatiche o manuali saranno abbastanza costanti, e quindi si eviterà di portare continue variazioni ai parametri di spruzzatura.


Rampo 2010

Guida all'acquisto dei Filtri per Cabine di Verniciatura a Secco

La scelta dei filtri idonei per una cabina di verniciatura a secco è un'operazione importante che deve essere effettuata con molta attenzione, se si vogliono contemporaneamente ottimizzare le prestazioni tecnico-ambientali e minimizzare i costi di gestione dell'impianto.
Per gli scopi di questa guida, prendiamo in considerazione una cabina di verniciatura a secco pressurizzata industriale (non è quindi applicabile alle carrozzerie) dove si utilizzano vernici liquide a spruzzo; questo perché tale tipologia impiantistica è quella in cui sono presenti tutti i filtri di cui parleremo, ciascuno con un proprio specifico compito. Tuttavia, le considerazioni che faremo saranno valide anche per altre tipologie di cabina, relativamente ai filtri in esse presenti che svolgono le stesse funzioni di quelli qui descritti.
Una cabina di verniciatura pressurizzata è sostanzialmente una struttura a sé stante, che ben delimita il reparto verniciatura, all'interno della quale l’operatore (nel caso di verniciatura manuale) viene a trovarsi in condizioni ottimali (igieniche e di comfort), se il dimensionamento della cabina e la circolazione dell'aria al suo interno sono stati progettati correttamente.
Come è noto, in una cabina di verniciatura pressurizzata, la ventilazione è prodotta da ventilatori che soffiano aria all’interno, prelevandola dall’esterno, e ventilatori che la estraggono per espellerla in atmosfera. Il moto dell’aria può essere verticale (dall’alto verso il basso, è la configurazione maggiormente presente), orizzontale (generalmente in cabine di grandi dimensioni), obliquo (entrata dall’alto, estrazione da un lato). Gli scopi di questa movimentazione sono duplici: proteggere la salute dell’operatore e fornire una atmosfera interna esente da rischi di infiammabilità od esplosione. In generale, il flusso d’aria attraverso la cabina dovrebbe essere il più uniforme e lineare possibile su tutta la superficie attraversata, così che l’operatore non respiri aria contaminata.
Essa viene dunque concepita per “lavorare senza polvere”, dove per “polvere” si deve intendere sia il particolato introdotto dall'ambiente esterno, sia l'overspray prodotto dal processo di spruzzatura.
“Lavorare senza polvere” implica dunque l'installazione di appositi filtri che devono abbattere il particolato presente nell'aria che attraversa la cabina; quest'aria, generalmente climatizzata, serve per trasportare l'overspray all'esterno della cabina stessa, mediante un camino di espulsione.

Prima però di entrare nel dettaglio delle singole funzioni e caratteristiche, è opportuna una breve digressione sulla terminologia utilizzata e sulle classi di filtrazione che verranno citate.

“I parametri importanti per la scelta di un filtro sono quattro:
• la capacità di accumulo: è l'abilità del filtro di catturare e trattenere il particolato; essa è definita come la quantità di particolato che può essere trattenuta dal filtro, misurata in kg/m2. Maggiore è la capacità e minore è la frequenza di sostituzione.
• la perdita di carico: è correlata alla capacità di accumulo. L'incremento della differenza di pressione ai capi del filtro provocata dall'accumulo di particolato, 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.
• l'efficienza media di cattura (arrestanza) 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%.
• 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.
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.
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>
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. (tratto da: Massimo Torsello – La filtrazione dell'overspray nelle cabine di verniciatura)”.
Per quanto riguarda la terminologia, si faccia anche riferimento alla UNI 11304 “Impianti di abbattimento polveri, nebbie oleose, aerosol e Composti Organici Volatili – Requisiti minimi prestazionali e di progettazione – Parte 1: Depolveratori a secco a matrice filtrante”.

Per quanto concerne le classi di filtrazione, esse sono espressamente relative ai filtri per polveri e non a quelli per overspray (riguardano quindi il “filtro aria esterna” ed il “filtro-cielo”).
Esse sono definite dalla norma europea EN 779 “Filtri d'aria antipolvere per ventilazione generale - Determinazione della prestazione di filtrazione”, secondo la seguente tabella:



(tratto dalla UNI EN 779 – Febbraio 2005)

Per dare ordine e coerenza alle varie informazioni che verranno fornite, il modo migliore è quello di seguire il flusso d'aria nel suo percorso all'interno della cabina.
Dal prelievo in ambiente all'espulsione al camino, l'aria che entra in una cabina pressurizzata incontra i seguenti filtri:

• prefiltro
• filtro cielo
• filtro overspray
• filtro a carboni attivi (ove necessario).

Il prefiltro (o “filtro aria esterna”)

L'aria entra in cabina prelevata dall'ambiente esterno (dove con questo termine si può intendere anche l'aria presente nel capannone all'interno del quale si trova la cabina) mediante un apposito ventilatore, che la spinge con una adeguata pressione. Poiché quest'aria può contenere delle impurità, più o meno grossolane, che possono ridurre la qualità della finitura dei pezzi in lavorazione, depositandosi sulle superfici verniciate, essa deve essere preventivamente filtrata.
A questo scopo possono essere utilizzate diverse tipologie di filtri a medio-bassa efficienza di filtrazione (Classe da G2 a G4 secondo la EN 779).
Generalmente vengono utilizzati filtri in poliestere, “non tessuti” di fibre sintetiche di varia danaratura (diametro del filo), lunghezza e arricciamento. Le fibre sono legate mediante resinatura oppure mediante fusione. In alcuni prodotti le fibre sono sottoposte anche a processo di agugliatura più o meno profonda. La struttura risultante è a disposizione casuale delle fibre, con densità progressiva nella direzione del flusso d’aria.
Normalmente questi filtri sono costituiti da pannelli e/o da tasche montati su appositi telai. Maggiori dettagli tecnici si trovano al seguente link:

Scheda Prodotto preFiltri in poliestere 220BA

Il “filtro-cielo”

Dopo essere passata attraverso il prefiltro, l'aria viene inviata nel cosiddetto “plenum” della cabina, una zona libera sotto il soffitto della stessa, il cui compito è quello di rallentare la velocità dell'aria che entra nella zona verniciatura, fino al raggiungimento del valore ottimale (non inferiore a 0,3 m/s); all'interno di questa zona libera viene posizionato il “filtro-cielo”, il quale ha il duplice scopo di filtrare l'aria dalle particelle ancora in esse presenti e di distribuire uniformemente il flusso all'interno della zona verniciatura, senza che si formino zone di turbolenza.
Anche in questo caso, come nel precedente, i filtri sono costituiti da pannelli in poliestere “non tessuto”, con densità progressiva nel senso del flusso dell'aria. Generalmente sono filtri ad alta efficienza (mediamente in Classe F5 secondo la EN 779), che si differenziano tra loro per il peso, la perdita di carico che forniscono e la capacità di accumulo.
Per i dettagli tecnici si veda:

Scheda Prodotto Pannelli Filtranti Rinforzati PFR
Scheda Prodotto Filtri ad alta efficienza CB600
Scheda Sicurezza Filtri ad alta efficienza CB500-CB600

Il filtro per l'abbattimento dell'overspray

Entrando nella zona di verniciatura, l'aria pulita ha il fondamentale compito di asportare le particelle di vernice e di solvente (VOC o acqua) che non si sono depositate sui pezzi da verniciare; queste particelle costituiscono “l'overspray”. La sua asportazione è di fondamentale importanza, in quanto una sua ri-deposizione sulle superfici trattate può compromettere la qualità della finitura finale.
Occorre premettere che uno dei primi passi da compiere per l'ottimizzazione del processo di verniciatura e per una riduzione dei costi di gestione, è quello di dotarsi di apparecchiature a spruzzo con elevata efficienza di trasferimento (cioè a basso rilascio di overspray).
L'efficienza di trasferimento viene “definita come il rapporto della massa di corpi solidi nel prodotto verniciante depositatasi su un oggetto e la massa di corpi solidi nel prodotto verniciante atomizzato, espresso in percentuale” (dalla EN 13966-1:2003 “Determinazione dell'efficienza di trasferimento di apparecchi atomizzatori e spruzzatori di prodotti vernicianti liquidi”).
L'efficienza di trasferimento incide in modo notevole sul costo della verniciatura: infatti il prodotto che non si deposita sul pezzo, lo fa da qualche altra parte (ad esempio sulle pareti, sul grigliato, sui filtri, ecc.) formando incrostazioni che vanno periodicamente rimosse e smaltite.
Apparecchiature diverse hanno efficienze di trasferimento differenti; indicativamente si può considerare quanto riportato nel seguente schema (dati tratti da “Il manuale del verniciatore. Guida alla verniciatura professionale del metallo” - HB pi.erre Editrice – 2002):
• pistole alta pressione “airless” = 35-55%
• pistole HVLP (bassa pressione) = 50-80%
• pistole alta pressione misto aria e airmix = 50-80%
• pistole elettrostatiche = 65-90%.
L'overspray che si diffonde nella zona di verniciatura viene aspirato dal ventilatore di espulsione e deve quindi essere abbattuto: a questo scopo, nelle cabine a secco, vengono utilizzati differenti tipi di filtri, direttamente esposti verso la zona di verniciatura, lungo quasi tutta la superficie frontale utile della cabina stessa. L'uso di questi filtri “ha drasticamente aumentato la superficie filtrante effettivamente disponibile, con enormi vantaggi in termini di: intervallo di sostituzione dei filtri; facilità di accesso per il montaggio e lo smontaggio; aspirazione costante su tutto il filtro (con filtro nuovo)” (da “Il manuale del verniciatore. Guida alla verniciatura professionale del metallo” - HB pi.erre Editrice – 2002).
Essi devono essere in grado di garantire efficienze di abbattimento dell'overspray tali da poter rispettare i limiti di emissione delle polveri in atmosfera (che sono generalmente fissati in 3 mg/Nm3).
I più comuni filtri per overspray presenti sul mercato sono sostanzialmente tre:
A – Filtri in cartone pieghettato
B – Filtri in fibra di vetro (Paint stop)
C – Filtri multistrato in carta stirata autoestinguente.

I Filtri Inerziali Pieghettati sono filtri in cartone in cui la separazione delle particelle solide trasportate dal flusso d'aria avviene per effetto dei cambiamenti di direzione ai quali l'aria è costretta a compiere nel suo tragitto all'interno delle pieghe.
Sono presenti due strati di cartone con fori alternati. Si hanno buone efficienze per particelle aventi diametro aerodinamico superiore a 10 μm.
Vengono normalmente impiegati come prima barriera per l'overspray, seguiti dai filtri in fibra di vetro.
Nel caso di utilizzo di vernici all'acqua, questa tipologia di filtro deve essere del tipo “idrorepellente” poiché, essendo auto-portanti (non fanno uso di griglie o telai), rischiano di afflosciarsi bagnandosi.

I Filtri Paint stop sono composti da fibre di vetro a disposizione casuale, legate da resine termoindurenti a base ureica. Hanno struttura progressiva, con densità in aumento nella direzione del flusso d'aria. Il lato aria pulita è generalmente colorato, per facilitarne la corretta installazione. Nei filtri in fibre minerali la separazione del particolato avviene a livello fine, sia per effetto inerziale che per effetto delle forze di attrazione elettrostatica fra le particelle e la superficie esterna delle fibre; le particelle più grandi vengono invece trattenute per effetto setaccio.
I filtri in fibra di vetro costituiscono il normale post-filtro per i Filtri Inerziali Pieghettati.
Poiché la fibra di vetro è un materiale che può comportare rischi per la salute umana, il filtro deve sempre essere accompagnato da una scheda di sicurezza che ne riporta le caratteristiche tossicologiche e le relative informazioni per l'utilizzo e la manipolazione.

I Filtri multistrato sono formati dalla sovrapposizione di reti stirate in carta autoestinguente unite da cuciture longitudinali con filato siliconefree. Il numero degli strati può variare da 5 a 12 e le maglie delle reti possono avere dimensioni diverse a seconda dello strato. L'ultimo strato può essere formato da un post-filtro in fibre poliestere. Nei Filtri multistrato avviene sia il fenomeno della separazione inerziale (per le particelle più grandi) sia, nel caso di modelli con post-filtro sintetico, quello della separazione fine (per setaccio, collisione, inerzia e diffusione).
Vengono utilizzati solitamente al posto dei precedenti due, in un'unica soluzione applicativa.
Possono essere utilizzati indifferentemente sia per vernici a solvente sia per vernici ad acqua, essendo montati su apposite griglie di sostegno.
Le caratteristiche tecniche di questa tipologia di filtri possono essere visionate al seguente link: Catalogo FILTRI Multistrato mentre la scheda di sicurezza è al seguente link: Scheda Sicurezza Filtri Multistrato Raccoglivernice.

NOTA: Per una trattazione maggiore della problematica relativa all'abbattimento dell'overspray, si veda il seguente link: Abbattimento dell'Overspray nella Verniciatura a spruzzo.

Dopo aver attraversato il filtro per l'abbattimento dell'overspray, l'aria quasi completamente depurata dal particolato solido, viene espulsa al camino.
Essa, oltre ad un contenuto solido che dovrebbe rimanere al di sotto dei limiti di legge, può contenere anche concentrazioni più o meno elevate di VOC (normalmente solventi idrocarburici) che devono essere abbattute e rientrare nei corrispondenti limiti di legge (codificati dal DLgs 152/06 – Parte V).
L'abbattimento dei VOC può essere effettuato con diverse tecnologie di depurazione dell'aria, tra le quali i filtri a carboni attivi e i post-combustori (termici o catalitici). La descrizione di queste tipologie di filtri non rientra negli scopi della presente guida.

Parametri che influenzano la durata dei filtri e sistemi di controllo

Indipendentemente da quale posizione assuma all'interno di una cabina, un filtro ha una durata propria che dipende da molti parametri: la quantità di particolato da abbattere e la sua concentrazione; il tipo di prodotto verniciante utilizzato (per i filtri overspray); le caratteristiche tecniche del filtro stesso (capacità di accumulo, efficienza, grammatura, dimensioni, ecc.).
La scelta del giusto tipo di filtro deve necessariamente partire dalla conoscenza dei parametri che caratterizzano il processo di verniciatura considerato e che servono per stabilire l'efficienza minima di abbattimento che il filtro deve avere; per una trattazione dettagliata di questi parametri si veda:
Bollettino Tecnico Cabina di Verniciatura a spruzzo - Formule ed Esempi
Una volta individuata l'efficienza minima richiesta e la quantità di overspray che deve essere abbattuto, si può procedere alla selezione del filtro più idoneo a garantire l'ottimizzazione della sua gestione, in termini di tempo manutentivo e costi.
Una volta installato, il filtro deve essere dotato di opportuna strumentazione di regolazione e controllo che ne permetta un ottimale utilizzo, operando in modo tale da non ridurne la durata al di sotto delle previste potenzialità. E' noto infatti che il progressivo intasamento del filtro provoca la riduzione della portata d'aria e quindi l'abbassamento della velocità dell'aria in cabina fino ad un certo valore limite oltre il quale è necessario fermare l'impianto e operare la sostituzione o la pulizia dei filtri. Ora, la possibilità, ad esempio, di mantenere costante la portata d'aria, parallelamente all'intasamento del filtro, potrebbe essere un'opportunità per ridurre la frequenza di sostituzione di quest'ultimo, compatibilmente con il rispetto dei limiti alle emissioni e con la capacità di carico del filtro stesso.
Il mantenimento di una portata d'aria costante, può essere ottenuto attraverso l'utilizzo di una semplice strumentazione: un trasduttore di pressione differenziale digitale ed un variatore di velocità (inverter) collegato al ventilatore; maggiori dettagli si possono trovare al seguente link:
Scheda Prodotto Misuratore di Pressione dinamica Kflow
Qualora invece non risultasse di interesse mantenere costante la portata d'aria, deve comunque essere utilizzata un'apposita strumentazione di controllo atta a determinare la frequenza di sostituzione degli elementi filtranti. Per maggiori dettagli si veda:
Catalogo Strumenti e Controlli