CFD-simulatie van spuitcabines.

CFD-simulatie van spuit- en schuurcabines

EOLIOS voert onderzoeken uit voor spuitcabines om het rendement en de luchtkwaliteit te optimaliseren met CFD-simulatie.

Onze diensten bestrijken de luchtvaart, de automobielsector, het schuren, de industrie en het spuiten — van zakenvliegtuig tot helikopter.

Wat maakt CFD-simulatie mogelijk in spuitcabines?

Numerieke stromingssimulatie (CFD) is uitgegroeid tot een geavanceerd instrument om de prestaties van spuitcabines te optimaliseren. Door de luchtstroming en de warmte-uitwisseling met grote nauwkeurigheid te modelleren, maakt zij het mogelijk de zwakke punten aan te wijzen en concrete oplossingen voor te stellen. De beoordeling van de klimaatcondities en van de afvoer van de deeltjes moet in elke afzonderlijke zone gebeuren, rekening houdend met de afmetingen van de ruimte en met de invloed van elk systeem — en de enige methode om die parameters nauwkeurig te berekenen en de luchtstromen in de ruimte in te schatten is CFD-simulatie.

Met CFD-methoden voor gasmodellering kunnen — met professionele software en rekenkracht afgestemd op de complexiteit van het vraagstuk — de deeltjesstromen zichtbaar worden gemaakt, de concentratie van schadelijke stoffen worden ingeschat en de temperatuurverdeling in de werkplaats worden onderzocht (met name kritieke scenario's). Al in de ontwerpfase kan zo het efficiëntie van het systeem worden beoordeeld en kunnen financiële verliezen worden vermeden tijdens de exploitatie.

Eisen voor het ontwerp van spuithallen

Ventilatie is nodig om de gevaarlijke dampen en de verstoven verfdeeltjes af te voeren. Het is belangrijk dat de lucht gelijkmatig rond het werkstuk stroomt om een hoogwaardige laag te verkrijgen. In cabines voor kleine vliegtuigen of helikopters wordt een horizontale langsstroming gecreëerd: de lucht die bij de neus van de romp wordt ingeblazen, stroomt over de lengte van het toestel en wordt op enige afstand erachter afgezogen.

Dit ontwerp is efficiënt op energetisch vlak (relatief laag luchtverbruik). De moeilijkheid is het ontstaan van een korrelig en ongelijk oppervlak bij het drogen: de ruwheid komt van de gedroogde aerosoldeeltjes die door de langsstroming van de neus naar achteren worden meegevoerd. Het drogen verloopt daardoor ongelijkmatig en er ontstaan verschillen in korreligheid — een gebrek dat voor de meest veeleisende klanten, bijvoorbeeld privézakenvliegtuigen, onaanvaardbaar is.

Om die ongunstige factoren te overwinnen zijn moderne methoden uit de numerieke stromingsleer nodig. CFD is een geheel van wiskundige methoden, in software geïmplementeerd, waarmee complexe berekeningen van gasstromingen en thermodynamica kunnen worden uitgevoerd. Zij wordt onder meer gebruikt bij het ontwerp van spuitcabines in de automobielsector, om een gelijkmatige luchtstroming rond het voertuig en een hoogwaardige lakafwerking te waarborgen.

CFD om de veiligheid van de operators te verbeteren

Een gezonde werkomgeving waarborgen

• Luchtkwaliteit: nagaan of de lucht in de cabine voldoet aan de normen voor de concentratie van verontreinigingen;
• beoordeling van de concentratie van verontreinigingen in de omgevingslucht;
• simulatie van de verspreiding van de verontreinigingen en aanwijzing van de risicozones;
• optimalisatie van het ventilatiesysteem om gezonde, inadembare lucht te waarborgen.

Explosierisico's verkleinen

• ATEX-conformiteit: beoordeling van de explosierisico's door oplosmiddel- en verfdampen;
• simulatie van de verspreiding van de explosieve gassen en aanwijzing van de risicozones;
• invoering van veiligheidsmaatregelen om explosies te voorkomen en de operators te beschermen.

De ergonomie van de werkplek verbeteren

• Passende ventilatie: het debiet en de luchtverversing toetsen aan de normen;
• onderzoek van de arbeidsomstandigheden en aanwijzing van de hinderpunten;
• simulatie van de luchtstroming en de temperatuur om de ergonomie te optimaliseren;
• oplossingen om vermoeidheid en het risico op fysieke overbelasting te verminderen.

CFD om de kwaliteit van de afwerking te verbeteren

Lakgebreken verminderen

• simulatie van de wervels en recirculatiezones die zakkers, ophopingen en korrelige oppervlakken veroorzaken;
• optimalisatie van de luchtsnelheid en de luchtverdeling om turbulentie en kleurverschillen te beperken;
• beoordeling van de invloed van obstakels (werkbordessen) op de afwerking.

De gelijkmatigheid van de laklaag verbeteren

• analyse van de doeltreffendheid van de verfoverdracht op de verschillende zones van het oppervlak;
• optimalisatie van de positie van de spuitpistolen en de nozzles voor een gelijkmatige dekking;
• onderzoek van de invloed van de viscositeit en de spuitcondities op de laklaag.

Zwevende deeltjes verminderen

• beoordeling van de doeltreffendheid van de filtratie- en afzuigsystemen;
• analyse van de invloed van de grootte en de aard van de deeltjes op de afwerking;
• optimale plaatsing van de filters.

De geometrie van de cabine & de verfoverdracht optimaliseren

Het onderzoek van de invloed van de vorm en de afmetingen van de cabine op de luchtstroming, de aanwijzing van de stagnatiezones en de beoordeling van de invloed van de obstakels maken het mogelijk de verfoverdracht te verbeteren. De simulatie van de deeltjesbanen wijst de verlieszones aan en optimaliseert de hoek en de afstand van de spuitpistolen; de analyse van de vorming van de verfnevel en de optimalisatie van de luchtsnelheid en de spuitdruk beperken die vorming en verbeteren de doeltreffendheid van de terugwinsystemen.

CFD om de energie-efficiëntie te optimaliseren

De behoefte aan verwarming en koeling verminderen

• simulatie van de warmteoverdracht en aanwijzing van de koudebruggen;
• optimalisatie van de isolatie en van de verwarmings- en koelsystemen;
• regelstrategieën voor een beter temperatuurbeheer.

Het ventilatienet optimaliseren

• onderzoek van de luchtstroming en aanwijzing van de zones met drukverlies;
• optimalisatie van het ontwerp van het net om het verbruik te verlagen;
• ventilatie met variabel toerental en slimme regeling;
• onderzoek van de gelijkmatigheid van het net vóór de verdeelwanden of -plafonds.

De warmte terugwinnen

Naast de besparingen beoordeelt CFD het potentieel voor terugwinning van de warmte die door de ventilatie wordt afgevoerd, en maakt het mogelijk terugwinsystemen te plaatsen die de inkomende lucht voorverwarmen of andere installaties voeden.

Luchtzijdige kwalificatie van spuitcabines

Wat is een kwalificatie van een spuitcabine?

Een spuitcabine is in wezen een gecontroleerde omgeving, ontworpen om lakwerk op uiteenlopend materieel uit te voeren. Het hoofddoel is de deeltjes en de vluchtige organische stoffen (VOS) die tijdens het proces vrijkomen in te sluiten, zodat zij het milieu en de gezondheid niet schaden, en te waarborgen dat het lakwerk niet wordt verstoord door externe elementen (stof) die de afwerking aantasten. 'Kwalificatie' is het proces waarin de prestaties van de cabine worden gemeten en beoordeeld: bij EOLIOS volgen wij een nauwgezette en volledige procedure die alle belangrijke aspecten ervan beoordeelt.

Na te leven normen

De fabricage, de installatie en het gebruik van een spuitcabine zijn gereglementeerd en moeten voldoen aan sleutelcriteria voor de veiligheid en het comfort van de operators en voor de doeltreffendheid van de cabine. Voor cabines met horizontale ventilatie — de meest verspreide buiten de automobielsector — zijn die criteria bepaald op basis van het deskundig advies van het INRS.

Meting van de luchtsnelheden

Onze kennis van de stromingsleer zit diep verankerd in onze aanpak van de luchtsnelheidsmetingen. Met precisieanemometers leveren wij nauwgezette metingen van de luchtsnelheid, een cruciale factor in het proces: schommelingen ervan tasten de kwaliteit van de aangebrachte laag aan. De gegevens worden geanalyseerd door onze ingenieurs, die aanbevelingen formuleren over de oriëntatie van de luchtbron, de druk, de temperatuur en de vochtigheid, in overeenstemming met de strengste normen.

De rookproeven

De expertise van EOLIOS strekt zich uit tot rookproeven voor spuitcabines: een waardevol instrument om het zicht en de doeltreffendheid van het luchtdebiet tijdens het spuiten te bepalen. Met behulp van rookverspreiding maken zij het mogelijk de luchtstroming en de ventilatie zichtbaar te maken en te analyseren in de cabine.

De verloop van de proef verloopt in drie fasen: het opwekken van niet-giftige rook in de cabine; het waarnemen en analyseren van de luchtstroming met precisiecamera's, warmtebeeldcamera's en anemometers; het beoordelen van de doeltreffendheid van de ventilatie, de gelijkmatigheid van de stroming, de recirculatiezones en de filtratiesystemen. De doelen zijn het aanwijzen van de turbulentie- en recirculatiezones, het toetsen van de doeltreffendheid van de ventilatie, het beoordelen van de filtratie en het opsporen van luchtlekken om de dichtheid te waarborgen. Die visuele, voordelige en eenvoudig uit te voeren methode is een uitstekend diagnose-instrument.

EOLIOS gebruikt een specifieke rookbron die in de cabine wordt gebracht: door de weg van de rook te volgen bepalen onze experts of de lucht correct stroomt en sporen zij de turbulentie- of stagnatiezones op. De gegevens dienen vervolgens om de prestaties te optimaliseren: de afzuigcapaciteit verhogen (regeling van de kleppen), de kwaliteit van de luchttoevoer verbeteren of de werkruimte anders indelen. Na de eerste beoordeling voeren wij samen met de klant de nodige aanpassingen door.

Expertise: rookproefaudit & luchtkwaliteit

Vakgebied: verspreiding van poeders & fijnstof