Consideraciones del Criterio de Selección de una Puerta Rápida

CONSIDERACIONES DEL CRITERIO DE SELECCIÓN DE UNA PUERTA RÁPIDA.
Autor : Ing . Luis M. Arce -
E-mail: arceyasoc@arnet.com.ar
Con el uso de una puerta rápida se busca esencialmente la estanqueidad de un vano
ubicado sobre la pared de separación de dos ambientes contiguos (uno de éstos puede
ser el medio ambiente exterior). Esos ambientes pueden tener además distintas
características de temperatura y humedad relativa, involucrándose el concepto de
intercambio de energía, que se manifiesta en niebla, consensaciones, bloqueo en los
evaporadores y COSTO OPERATIVO CONSUMIDO EN EL EQUIPO FRIGORIFICO .
El vano es un agujero en un muro que permite la comunicación y paso de personas y
vehículos. Los americanos dicen que puerta es un elemento que permite la apertura a
voluntad del operador del vano, en el momento que se necesite para permitir el pasaje de
personas o vehículos.
Es lógico pensar que en ese momento (el vano está abierto) se produce el intercambio
entre los locales separados por esa puerta, y también es lógico pensar que intercambio
entre ambientes es proporcional al tiempo que el vano esté con la puerta abierta.
En el caso de las cámaras frigoríficas el vano es una discontinuidad en el recubrimiento
de la aislación, pues obviamente sobre el vano no se coloca aislamiento.
El vano se obtura con una puerta frigorífica, construida con materiales de características
de transmisión térmica equivalente a las paredes, de modo tal que cuando la puerta esté
cerrada - cegando el vano - la discontinuidad del valor del K de transmisión en Kcal/h.m2.
ºC, sea el mismo o parecido al de la pared.
Si bien la cámara frigorífica es un lugar de guarda de productos perecederos a una
temperatura adecuada, para asegurar su adecuada conservación, hoy es también un
lugar de logística y distribución y deben ser tenidos en cuenta estanterías, nivel de
estibaje, pasillos etc. temas que obligan al manejo de productos, generalmente en pallets
o bins, mediante un auto-elevador, zorras hidráulicas eléctricas o manuales, o máquinas
especiales o robots de grandes dimensiones.
Como esas máquinas pasan por los vanos los tamaños habituales, hoy son 2.50m. de
ancho por 3.70m. de alto, o mayores. Ya hemos trabajado en nuestra empresa con
puertas de 6 metros, para permitir el paso de un autoelevador especial que tiene una
coliza de 5.80 m de alto.
Una puerta frigorífica aislada de 2,50m. X 3,70 m. pesa alrededor de 350 Kg, que es una
masa importante para moverla a gran velocidad porque se requeriría mucha energía para
abrirla, la que también tenemos que absorberla al frenar. Ese límite constructivo hace que
la velocidad de apertura y cierre de una puerta aislante esté en una habitualidad de 40
cm./segundo.
El tiempo total de puerta abierta está dado por el tiempo de apertura, el de cierre y el de
traspaso del vehículo a través del vano que depende del largo del mismo y a la velocidad
de desplazamiento, lo que totaliza más de 40 ó 50 segundos de ciclo. Es decir, que una
puerta de éstas que tenga una frecuencia de 40 ciclos/ hora de pasaje ( 20 de entrada y
20 de salida, pues obviamente el auto elevador debe salir y la puerta se cerró detrás de
él) está casi abierta una hora en la realidad, es decir que es lo mismo que no tener
puerta..
En una cámara frigorífica el caudal de aire se mueve por termosifón, todo funciona como
un tubo en U, con vasos comunicantes con líquidos de diferente densidad (en realidad
aire a diferentes temperaturas de ambos lados), lo que se incrementa en su capacidad de
expulsión porque habitualmente la cámara frigorífica es más alta que la antecámara, y por
lo tanto una rama de esos vasos comunicantes es más alta que la otra y es la que
contiene el liquido mas pesado.
Si la puerta esta al exterior o por alguna razón hay viento sobre ella, este también es otra
causa de infiltración en el momento que esta abierta, y debe ser tenido en cuenta en él
calculo de la masa de aire de intercambio.
A lo largo de la altura de la puerta se produce un ingreso de aire caliente en la parte
superior y un egreso de aire frío en la parte inferior con velocidades distribuidas como se
ilustra en el dibujo que se acompaña. Existe un eje neutro a un nivel que generalmente
está en los 2/3 de la altura.
El aire frío expulsado es reemplazado por aire más caliente y más húmedo, cuya carga
térmica debe ser tomada por los evaporadores instalados en la cámara, incrementando
así la potencia frigorífica del compresor aumentando el costo de la instalación y
requiriendo mas energía para enfriar el mismo volumen.
En el caso de cámaras de baja temperatura, la humedad entrante - que siempre se
condensa en el evaporador - se congela sobre el mismo, dificultando la transferencia de
calor al aire con el que se enfría la cámara y bajando la temperatura de evaporación. Es
así que el sistema pierde capacidad instalada y eficiencia, pues al bajar la presión de
evaporación, la relación wats eléctricos de motor a Kcal/hora térmicos aumenta. Es decir,
que se requieren más wats por Kcal producida.
Para solucionar
ese problema, en 1953 se comienza el desarrollo de las hoy
denominadas PUERTAS RÁPIDAS, que como su nombre lo indica tienen gran velocidad de
apertura y cierre (1.10 metros/segundo) y combinados en sistema con un detector de
vehículo en movimiento requieren para el ciclo de operación completa (apertura /cierre /
pasaje de vehículo) sólo 15 segundos o menos ( regulable a través del control), es decir,
realmente la puerta sólo permanece abierta 15 minutos en vez de 60 como se ejemplificó
más arriba, con lo que la pérdida de energía cae al ¾ del valor de operación si se
intentara realizar el ingreso con puerta aislante.
En nuestra operación tenemos puertas que superan los 1.100.000 ciclos en dos y medio
años de operación, lo que equivale a más de 1000 ciclos día, es decir, alrededor de
150/200 ciclos hora, lo que significa media hora abierta contra media hora cerrada. La
puerta a la que hacemos referencia es fast roll, tiene un ancho libre de 250 CMS y una
altura de 270 CMS y opera con 12/13 segundos por ciclo: La velocidad del vehículo que
se aproxima es de 5 km/hora y tarda 3 segundos en recorrer la distancia entre el sensor y
la puerta.Es el mismo tiempo que tarda en abrir la puerta Fast Fold Si el largo del vehículo
con su carga es de 3 metros , se requieren otros tres segundos para traspasar la puerta(
este tiempo es regulable por medio de la computadora o PLC de la puerta) y se necesitan
otros tres segundos para cerrar
Se totalizan así 9 segundos, en la practica hemos medido 10 segundos de ciclo, pues el
usuario decidió darle 4 segundos de traspaso porque tienen vehículos de diferente largo.
El ahorro de energía es mayor en las puertas rápidas también porque el fenómeno de
movimiento de aire no es instantáneo y requiere tiempo para realizarse y, en el caso de
las puertas rápidas cuando el flujo comienza a estabilizarse, la puerta ha cerrado.
El origen histórico de las primeras puertas rápidas fue como todo invento, un intento de
solucionar un problema. En un país nórdico una gran fábrica de papel que debía
introducir desde el exterior del establecimiento grandes bobinas a través de grandes
puertas, en un país de frío extremo, la situación en el interior de la fábrica se enfriaba,
originando grandes costos de calefacción, para recuperar condiciones de trabajo, y
conflictos laborales.
El ingeniero a cargo de la fabrica resolvió el tema usando un poco del papel de los rollos
de bobinas, motorizando una bobina que subía y bajaba obturando la gran puerta, la que
abría solamente cuando introducía la bobina.
Luego el tema se fue perfeccionando en controles, resistencia al viento sobre la hoja, etc.,
llegando a los modelos que conocemos en la actualidad.
PROBLEMAS SECUNDARIOS EN EL DISEÑO DE UNA PUERTA
El conflicto permanente en una puerta es el impacto con el vehículo motorizado que la
traspasa y la capacidad de la puerta para absorber golpes.
Existen diversos tipos de actuadores ( gatillos) para abrir una puerta, pero todos tienen
un objetivo en común que la puerta este abierta lo menos posible y que la puerta esté
abierta totalmente cuando llegue el comienzo del vehículo, pero no antes, pues sino
tenemos pérdidas de energía sin sentido.
Si bien existen diferentes tipos de actuadores ( pull rope, radar, sensores de proximidad,
radio frecuencia) nuestra experiencia es el loop inductivo embebido en el piso, pues éste
sólo detecta el paso de masas metálicas, como un autoelevador, evitando así gran
cantidad de disparos falsos que produce - por ejemplo - el paso de una persona en las
cercanías de un sensor tipo radar. También se evita la disminución de la velocidad del
vehículo para accionar un interruptor como puede ser un pull rope ( tirador), aumentando
así la eficiencia del sistema de logística
También es obvio que la colocación del actuador de apertura tiene que estar a una
distancia tal, que teniendo en cuenta la velocidad del vehículo que se aproxima, al
recorrer la misma, se encuentre con la puerta totalmente abierta.. Hemos medido en el
campo, velocidades de aproximación de vehículos de mas de 10 Kms/hora, y hasta 20
Kms hora. Es evidente que el punto de detección del operador tiene que estar a mayor
distancia, pues el limitante son los 3 segundos de apertura de la puerta. En este caso la
detección en vez de a 3 metros, debería estar a 5/ 6 metros
Si el operador del vehículo acelera la velocidad, desde el momento en que el sensor
ordena la apertura de la puerta, impacta la misma y allí aparece la característica de la
capacidad de absorber golpes y su reparación, pues una puerta no operativa es siempre
un gran problema.
Las puertas del tipo FAST ROLL se gùn se muestra en figura adjunta, tienen un sistema
patentado que, en caso de impacto con la puerta, (porque el vehículo aumenta la
velocidad u otro motivo), la barra inferior se desprende de los rieles laterales sin deterioro
permitiendo que el operario la rearme sin herramientas en 30 segundos.
CONFIABILIDAD
Toda puerta frigorífica debe ser necesariamente confiable, fácil de service, pero
idealmente libre de él.
REPETITIVIDAD
Los ciclos de una puerta se suceden uno tras otro sin solución de continuidad y todos los
600 ó 1000 ciclos diarios deben ser iguales día por día. La puerta debe abrir, usar el
mismo tiempo siempre, parar donde el control lo indique, permanecer abierta y así
siempre. Desajustes en controles de posición o tiempo originan infinitos problemas, al
aumentar la posibilidad de impactos.
SEGURIDAD
Otro punto importante en el diseño de puerta es la seguridad de no tener colisiones
Las puertas operativas tienen generalmente tráfico de entrada y salida, es decir tráfico en
direcciones opuestas.
El operario del autoelevador debe tener la seguridad que al abrirse la puerta ( recordar
que esta sobre la misma en ese momento) no colisione contra otro vehículo en sentido
contrario o un bulto en el interior de la cámara. Aparece así el factor visibilidad para dar
tiempo de frenar antes de llegar a la puerta.
PUERTAS PARA BAJA TEMPERATURA
Todo lo comentado anteriormente se exacerba en las puertas colocadas en cámaras que,
como las de Uds. (– 28ºC), tienen gran intercambio de energía por haber 35 ºC de
diferencia entre antecámara y cámara.
También un punto importante es que el conjunto que da hacia la antecámara debe estar
libre de formación de hielo y con la menor cantidad de condensación posible para
asegurar el buen funcionamiento de los mecanismos de la puerta y que las ventanas
permitan la visibilidad.
TIPO DE PUERTAS:
De Enrollar versus Plegadizas en bajas temperaturas.
Para bajas temperaturas la puerta que predomina en la industria es la PUERTA RÁPIDA
PLEGADIZA (Fast Fold) pues ofrece ventajas innegables.
- Debido a que son de doble hoja, la velocidad de apertura es doble (dos metros por
segundo), que es la suma de las velocidades relativas de las hojas simples y por lo tanto
permanece menos tiempo abierta que la de enrollar.
- Al abrirse mas rapido, los vehículos de transporte de cargo pueden tener el doble de
velocidad, con lo que el tiempo de carga se reduce, aumentando la productividad.
- Si el caso de la puerta de 1.100.000 ciclos que referimos anteriormente fuera Fast
Fold, en vez de Fast Roll el tiempo de ciclo seria de 6/7 segundos. Es decir que la puerta
plegadiza estaría cerrada 40% mas que la de enrollar, si se mantuvieran los ciclos o como
se explico anteriormente se realizaría la carga en un 44 % menos de tiempo al poder
trabajar en forma segura con mayores
incrementado la productividad.
velocidades de autoelevador o zorras.,
- Si bien las puertas de enrollar tienen ventanas, las rápidas plegadizas son construidas
totalmente en un plástico especial PURALON, tipo PVC de 10/12 mm. de espesor, lo que
asegura una mejor visibilidad, aumentando la seguridad. Ésta es una cualidad muy
deseable pues por ser una cámara frigorífica, se necesita hacer el vano lo más pequeño
posible, con lo cual el operador del vehículo está más seguro.
- Debido a que las hojas se abren desde el centro – aún cuando el móvil se acelere –
el centro ofrece paso inmediatamente en toda la altura, a la colisa o mástil del
autoelevador, lo que sumado a la flexibilidad de la hoja en PVC, evita daños de colisión.
Obviamente, si la puerta es FAST ROLLING, debe cumplir su ciclo de apertura completa,
pues si no tenemos un impacto con la hoja a media altura.
- La flexibilidad la hace una puerta más segura, pues no aprieta ningún objeto que se
interponga al cerrar y no se rompen las hojas. La deformación es elástica.
- Por su elasticidad permite el paso peatonal sin abrir la puerta, deslizándose el hombre
entre las dos hojas centrales. Las puertas FAST ROLLING (enrollar) tienen que abrirse
totalmente para permitir el paso peatonal, incrementando las pérdidas energéticas de la
cámara.
- Para asegurar que el exterior de la hoja esté libre de formación de hielo, se debe
disponer una fuente de calefacción externa, que caliente las hojas.