Limpieza criogénica
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Limpieza criogénica utilizada para limpiar un molde de goma

La limpieza criogénica es una forma de limpieza con dióxido de carbono , donde el hielo seco , la forma sólida del dióxido de carbono , se acelera en una corriente de aire presurizado y se dirige a una superficie para limpiarla.

El método es similar a otras formas de granallado de medios, como el granallado con arena , el granallado de perlas de plástico o el granallado con soda, ya que limpia las superficies utilizando un medio acelerado en una corriente de aire presurizado, pero el granallado con hielo seco utiliza hielo seco como medio de granallado. La limpieza criogénica no es abrasiva, no conductora, no es inflamable y no es tóxica.

La limpieza criogénica es un método de limpieza eficaz [1] [ verificación necesaria ] . El hielo seco está hecho de dióxido de carbono recuperado que se produce a partir de otros procesos industriales y es un medio aprobado por la EPA , la FDA y el USDA . También reduce o elimina la exposición de los empleados al uso de agentes químicos de limpieza.

En comparación con otros métodos de limpieza con chorro de arena, la limpieza con hielo seco no crea desechos secundarios o residuos químicos cuando el hielo seco se sublima , ni se convierte de nuevo a un estado gaseoso cuando golpea la superficie que se está limpiando. La limpieza criogénica no requiere la limpieza de un medio de limpieza. [2] Los productos de desecho, que incluyen solo los medios desprendidos, se pueden barrer, aspirar o lavar según la contención.

Método

Ilustración de limpieza criogénica

La limpieza criogénica consiste en propulsar pellets a velocidades extremadamente altas. Los gránulos de hielo seco reales son bastante blandos y mucho menos densos que otros medios utilizados en la limpieza por chorro de arena (es decir, arena o gránulos de plástico). Tras el impacto, la pastilla se sublima casi de inmediato, transfiriendo una energía cinética mínima a la superficie en el momento del impacto y produciendo una abrasión mínima. El proceso de sublimación absorbe un gran volumen de calor de la superficie, produciendo esfuerzos cortantes debido al choque térmico . [3] Se supone que esto mejora la limpieza, ya que se espera que la capa superior de suciedad o contaminante transfiera más calor que el sustrato subyacente.y se desprenden más fácilmente. La eficiencia y efectividad de este proceso depende de la conductividad térmica del sustrato y del contaminante. El rápido cambio de estado de sólido a gas también causa ondas de choque microscópicas , que también se cree que ayudan a eliminar el contaminante.

Equipo

El hielo seco utilizado puede estar en forma de gránulos sólidos o raspado de un bloque de hielo más grande. El bloque de hielo raspado produce un medio de hielo menos denso y es más delicado que el sistema de gránulos sólidos. Además, los gránulos se pueden fabricar comprimiendo nieve con hielo seco o utilizando tanques de CO2 líquido para formar gránulos sólidos. [4] El hielo seco hecho con nieve comprimida se rompe más fácilmente y no es tan agresivo para la limpieza.

La tecnología de limpieza criogénica puede tener sus raíces en la limpieza abrasiva convencional . Las diferencias entre una máquina de granallado abrasivo y una máquina de granallado con hielo seco están en cómo manejan el medio de granallado. A diferencia de la arena u otros medios, el hielo seco se usa generalmente a su temperatura de sublimación. Otras diferencias incluyen sistemas para evitar que el hielo forme atascos en forma de bola de nieve y diferentes materiales para permitir el funcionamiento a temperaturas muy bajas.

Hay dos métodos de limpieza criogénica, de dos mangueras y de una sola manguera. El sistema de manguera única es más agresivo para la limpieza, ya que las partículas se aceleran a velocidades más rápidas.

La limpieza criogénica de dos mangueras se desarrolló antes que el sistema de manguera única. El método de limpieza criogénica de dos mangueras es muy similar a un sistema de limpieza abrasiva con alimentación por succión. El aire comprimido se suministra en una manguera y los gránulos de hielo se succionan de una segunda manguera mediante el efecto venturi.. En comparación con un sistema de una sola manguera, el sistema de dos mangueras distribuye las partículas de hielo con menos fuerza (aproximadamente un 5% para un suministro de aire determinado). Para una determinada cantidad de aire comprimido, los sistemas de dos mangueras pueden tener menos distancia vertical entre la máquina y el aplicador. Para la mayoría de los sistemas disponibles en la actualidad, este límite supera con creces los 7,5 m (25 pies). Los sistemas de dos mangueras son generalmente más baratos de producir debido a un sistema de suministro más simple. Estos sistemas rara vez se ven hoy en día, ya que son menos eficientes en la mayoría de las aplicaciones. Su principal ventaja es permitir que se entreguen partículas más finas de hielo al aplicador, ya que la combinación tardía de aire caliente con hielo frío da como resultado una menor sublimación en la manguera. Estos sistemas permiten limpiar superficies más delicadas, como en semiconductores.

La primera máquina de limpieza criogénica que se comercializó fue un sistema de una sola manguera. Fue desarrollado por Cold Jet, LLC en 1986, [5] [6] y utiliza una sola manguera para suministrar chorros de aire y hielo seco. Los chorreadores de hielo seco de una sola manguera comparten muchas de las ventajas de los sistemas de chorro abrasivo de una sola manguera. Para evitar los peligros potenciales de una tolva presurizada, los chorreadores de hielo seco de una sola manguera utilizan una esclusa de aire de ciclo rápido. El sistema de una sola manguera puede usar una manguera más larga que su contraparte de doble manguera sin una caída significativa de presión cuando el hielo sale de la manguera. La potencia adicional tiene el costo de una mayor complejidad. Los sistemas de una sola manguera se utilizan cuando la limpieza más agresiva es una ventaja. Esto permite limpiar las acumulaciones más pesadas y permite que las acumulaciones moderadas se limpien más rápido.

Usos

Limpieza criogénica utilizada para limpiar equipos de panadería

La limpieza criogénica se utiliza en muchos tipos diferentes de industrias. Las propiedades únicas del hielo seco lo convierten en una solución de limpieza ideal en muchos entornos comerciales y de fabricación.

La limpieza criogénica puede limpiar numerosos objetos con diferentes geometrías complejas a la vez, por lo que la limpieza de moldes de plástico y goma es una aplicación principal de la tecnología. [7] El hielo seco reemplaza los métodos de limpieza tradicionales que se basan en el fregado manual y el uso de agentes químicos de limpieza. La limpieza criogénica limpia los moldes en el lugar a la temperatura de funcionamiento, lo que elimina la necesidad de detener la producción para limpiarlos. [8]

Industria alimentaria

La limpieza criogénica se puede utilizar para limpiar el equipo de procesamiento de alimentos . [9] Ya en 2004, la Agencia de Normas Alimentarias del Reino Unido documentó el proceso para descontaminar eficazmente las superficies de Salmonella enteritidis , E. coli y Listeria monocytogenes de manera que estos microorganismos no sean detectables mediante métodos microbiológicos convencionales. [10] "Como resultado de dos brotes de salmonelosis asociados con el consumo de mantequilla de maní y alimentos para bebés en 2006-2007, [11] [12] se hicieron esfuerzos" por miembros de la GMA comoCargill "para reevaluar las prácticas de la industria para eliminar la salmonela en productos con bajo contenido de humedad" porque "los brotes de salmonela por productos con bajo contenido de humedad son relativamente raros, pero a menudo afectan a un gran número de personas". De este esfuerzo surgió un documento titulado "CONTROL DE LA SALMONELLA EN ALIMENTOS CON BAJA HUMEDAD". [13]

También se puede utilizar para limpiar algunos equipos sin desmontarlos y sin producir incendios o peligros eléctricos. La EPA recomienda la limpieza criogénica como alternativa a muchos tipos de limpieza a base de solventes. [14]

Remediación de desastres

El proceso de limpieza se puede utilizar para la remediación de desastres, incluidos los daños por moho , humo, fuego y agua. [15]

Preservación de artículos históricos

Debido a la naturaleza no abrasiva del hielo seco y la ausencia de desechos secundarios del proceso de limpieza, la limpieza criogénica se utiliza en proyectos de conservación y preservación histórica . El proceso de limpieza se utilizó en la conservación del USS Monitor [16] y el Museo de Arte de Filadelfia . [17]

Fabricación de semiconductores

Debido a que el medio abrasivo se sublima sin dejar residuos, la limpieza criogénica se utiliza en las industrias de semiconductores , aeroespacial y de fabricación de dispositivos médicos [18] .

Metalurgia

El proceso de limpieza también se utiliza en otros entornos de fabricación, como la limpieza de equipos de producción en líneas de soldadura automatizadas , [19] limpieza de herramientas compuestas , [20] limpieza de prensas de impresión industriales , [21] limpieza de moldes y equipos utilizados en fundiciones , [22] y para limpiar equipos y herramientas en entornos terrestres y marinos en la industria del petróleo y el gas.

Chorreado con hielo seco también se utiliza para desbarbar y desbarbado partes [23] y en preparación de la superficie antes de pintar.

La seguridad

El dióxido de carbono es cada vez más tóxico a partir de concentraciones superiores al 1%, [24] y también puede desplazar el oxígeno y provocar asfixia si el equipo no se utiliza en un área ventilada. Además, debido a que el dióxido de carbono es más pesado que el aire, se requiere que los conductos de ventilación estén al nivel del suelo o cerca de él para eliminar el gas de manera eficiente. A presión normal, el hielo seco es de -78 ° C (-108 ° F) y debe manipularse con guantes aislantes. Se requiere protección para los ojos y los oídos para utilizar de forma segura el equipo de limpieza con hielo seco.

Historia

Se cree que la Marina de los Estados Unidos, en 1945, fue la primera en experimentar con la limpieza criogénica. Estaban interesados ​​en utilizar la tecnología para diversas aplicaciones de desengrasado. [25]

En 1959, Unilever presentó una patente para el uso de limpieza criogénica (o limpieza con agua helada, o una combinación de ambas) como método para eliminar la carne de los huesos. [26]

En 1971, Chemotronics International Inc. presentó una patente para el uso de limpieza criogénica con el propósito de desbarbar y desbarbar. [27]

Lockheed Martin presentó una patente para la limpieza criogénica en 1974. [28]

Las primeras patentes relacionadas con el desarrollo y diseño de la tecnología moderna de limpieza criogénica de manguera única fueron otorgadas a David Moore de Cold Jet, LLC en 1986, 1988 ( Patente de Estados Unidos 4.617.064 y Patente de Estados Unidos 4.744.181 ).

Ver también

  • Limpieza con dióxido de carbono

Referencias

  1. ^ Jet, frío. "Equipos de limpieza criogénica y producción de hielo seco de Cold Jet" . www.coldjet.com . Consultado el 10 de julio de 2018 .
  2. ^ "Apex limpieza criogénica: servicios industriales - Akron, Ohio" . www.apexdryiceblasting.com . Consultado el 11 de julio de 2018 .
  3. ^ Cómo funciona la voladura de CO2
  4. ^ "CO2 de alta densidad" . Consultado el 18 de julio de 2018 .
  5. ^ Moore, David E., patentes de EE. UU. # 4,617,064 y # 4,744,181
  6. ^ Jet, frío. "Equipos de limpieza criogénica y producción de hielo seco de Cold Jet" . www.coldjet.com . Consultado el 10 de julio de 2018 .
  7. ^ Callari, Jim. "La limpieza con hielo seco rinde grandes frutos para el moldeador de alta tecnología" . www.ptonline.com . Consultado el 10 de julio de 2018 .
  8. ^ Jet, frío. "Equipos de limpieza criogénica y producción de hielo seco de Cold Jet" . www.coldjet.com . Consultado el 10 de julio de 2018 .
  9. ^ "Estudio de caso: panadería implementa limpieza con hielo seco" . Fabricación de alimentos . 15 de junio de 2017 . Consultado el 10 de julio de 2018 .
  10. ^ Informe de la Agencia de Normas Alimentarias, Microchem Bioscience Limited, 19 de septiembre de 2004
  11. ^ "Brote multiestatal de infecciones por Salmonella Tennessee vinculadas a la mantequilla de maní (ACTUALIZACIÓN FINAL)" . CDC . Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. 7 de marzo de 2007.
  12. ^ Sotir, Mark J .; Ewald, Gwen; Kimura, Akiko C .; Higa, Jeffrey I .; Sheth, Anandi; Troppy, Scott; Meyer, Stephanie; Hoekstra, R. Michael; Austin, Jana; Archer, John; Spayne, Mary; Daly, Elizabeth R .; Griffin, Patricia M .; Equipo de investigación de brotes de Salmonella Wandsworth (2009). "Brote de infecciones por Salmonella Wandsworth y Typhimurium en bebés y niños pequeños se remonta a un refrigerio comercial recubierto de vegetales". The Pediatric Infectious Disease Journal . 28 (12): 1041–1046. doi : 10.1097 / INF.0b013e3181af6218 . PMID 19779390 . S2CID 37566254 .  
  13. ^ CONTROL DE SALMONELLA EN ALIMENTOS DE BAJA HUMEDAD (PDF) . Asociación de Fabricantes de Abarrotes. 4 de febrero de 2009.
  14. ^ EPA- HOJA DE DATOS TÉCNICOS PARA LOS PELIGROS Y ALTERNATIVAS DEL 1,1,1-TRICLOROETANO (TCA)
  15. ^ "Aplicaciones | Go Green - Limpieza con hielo seco" . www.gogreendryiceblasting.com . Consultado el 10 de julio de 2018 .
  16. ^ Erickson, Mark St. John. "Acelerando el rescate del Monitor" . dailypress.com . Consultado el 10 de julio de 2018 .
  17. ^ "Conservación de un cofre del tesoro" . Philly.com . Consultado el 10 de julio de 2018 .
  18. ^ "Limpieza con hielo seco en la fabricación de dispositivos médicos" . Tecnología de diseño médico . 11 de mayo de 2017 . Consultado el 10 de julio de 2018 .
  19. ^ "Limpieza de líneas de soldadura automatizadas con hielo seco" . Consultado el 11 de julio de 2018 .
  20. ^ Sloan, Jeff. "Sí, limpia el tablero de herramientas con hielo seco" . www.compositesworld.com . Consultado el 11 de julio de 2018 .
  21. ^ "Limpiar prensas de impresión, rodillos y bandejas de tinta con limpieza criogénica" . www.continentalcarbonic.com . Consultado el 11 de julio de 2018 .
  22. ^ Jet, frío. "Equipos de limpieza criogénica y producción de hielo seco de Cold Jet" . www.coldjet.com . Consultado el 11 de julio de 2018 .
  23. ^ "Cómo el hielo seco puede ayudar a los fabricantes de dispositivos médicos | Diseño médico y subcontratación" . www.medicaldesignandoutsourcing.com . Consultado el 10 de julio de 2018 .
  24. ^ Friedman, Daniel. "Toxicidad de la exposición al gas dióxido de carbono, síntomas de intoxicación por CO2, límites de exposición al dióxido de carbono y vínculos con los procedimientos de prueba de gases tóxicos" . InspectAPedia.
  25. ^ Foster, Robert W. "Explosión de dióxido de carbono (hielo seco)" (PDF) . old.coldjet.com . Consultado el 24 de septiembre de 2018 .
  26. ^ Método de extracción de carne del hueso , 21 de enero de 1960 , consultado el 24 de septiembre de 2018
  27. ^ Método para la eliminación de porciones no deseadas de un artículo mediante la pulverización con partículas de hielo seco de alta velocidad , 12 de julio de 1971 , consultado el 24 de septiembre de 2018
  28. ^ "Patente de limpieza con hielo seco de Lockheed Martin US4038786A" . Consultado el 18 de julio de 2018 .

enlaces externos

  • Voladura con CO 2 sólido Flyer, de Fraunhofer Society
  • Artículo de Messer Group 2007 sobre limpieza criogénica (pdf, págs. 8-12)
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