La limpieza con hielo (o limpieza con hielo húmedo, limpieza con hielo congelado, limpieza con agua y hielo) es una forma de limpieza con hielo no abrasiva en la que las partículas de agua congelada se combinan con aire comprimido y se impulsan hacia una superficie con fines de limpieza. El hielo es uno de los distintos medios que se utilizan comúnmente para la limpieza por chorro de arena. Otro método común de granallado no abrasivo es el granallado con hielo seco , que utiliza la forma sólida de CO2 como medio de granallado. Las formas de limpieza con chorro abrasivo utilizan medios como arena , perlas de plástico y bicarbonato de sodio .
Explosión de hielo | |
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Industria | Limpieza industrial |
Solicitud | Limpieza y preparación de superficies |
Fuente de combustible | Agua y electricidad |
Historia
La primera patente de limpieza con hielo se presentó en 1952, como un "medio y métodos para limpiar y pulir automóviles" (patente estadounidense 2699403). [1]
En 1959, Unilever presentó una patente para utilizar el chorro de hielo para quitar la carne de los huesos. [2]
La primera empresa que intentó comercializar la tecnología de limpieza con hielo fue Universal Ice Blast Inc., establecida a principios de la década de 1990 con una subvención de la Marina, que estaba interesada en utilizar la tecnología para limpiar el interior de las salas de máquinas de los barcos y otros espacios cerrados similares en los vasos.
Las máquinas creadas por Universal Ice Blast producían hielo de forma continua. El medio explosivo estaba en forma de hielo en escamas. Cuando se conectaba un suministro de agua y electricidad a la máquina, un tambor frío giraba continuamente a través de un baño de agua. Se formaría una fina capa de hielo en el tambor, antes de golpear una cuchilla, que rompería la capa de hielo en pequeños copos. Estos copos serían luego absorbidos por una corriente de aire de movimiento rápido y expulsados por una boquilla. [3]
Las máquinas fabricadas por Universal Ice Blast utilizaron un sistema de "dos mangueras". Los sistemas de granallado de dos mangueras utilizan mangueras separadas para el aire y para el medio de granallado (que es hielo, en este caso). La manguera de aire está presurizada y termina en una boquilla convergente-divergente. El aire acelera a través de la boquilla y alcanza velocidades supersónicas. A medida que el aire se vuelve supersónico, su presión cae drásticamente, creando un efecto de succión. Esto actúa para succionar el medio de granallado a través de una segunda manguera, que está conectada a la corriente de aire después de la boquilla convergente-divergente. El medio de explosión se aspira a través de la manguera y se fusiona con la corriente de aire supersónica, que actúa para acelerarlo. Luego, la mezcla de hielo y aire se expulsa por el extremo de la boquilla.
Los sistemas de dos mangueras no pueden acelerar las partículas de hielo a velocidades muy altas, ya que el hielo no está en contacto con el aire que se mueve rápidamente durante mucho tiempo y el sistema de succión produce grandes pérdidas en la velocidad del aire. En comparación, los sistemas de "una manguera", en los que el medio de granallado se combina con el aire antes de la boquilla convergente-divergente, tienden a ser mucho más potentes y fiables.
Universal Ice Blast fue comprada en 2012 por Coulson Group of Companies. En 2015, la empresa pasó a llamarse Coulson Ice Blast . [4] Coulson Ice Blast rediseñó la tecnología, centrándose en el sistema de una manguera más potente y confiable.
En 2017, Coulson Ice Blast lanzó la máquina de limpieza de hielo IceStorm90. Esta fue la primera máquina de limpieza de hielo de una manguera. Los cubitos de hielo se cargan en su tolva. Un mecanismo triturador tritura el hielo en partículas más pequeñas, más adecuadas para voladuras. Luego, una esclusa de aire giratoria transfiere las partículas a la corriente de aire de alta presión. Las partículas de hielo se transportan, suspendidas en la corriente de aire comprimido, hacia una boquilla convergente-divergente. A medida que el aire pasa a través de la boquilla, acelera a velocidades supersónicas. Las partículas de hielo son arrastradas por la fuerza de arrastre y también se aceleran a alta velocidad.
El IceStorm90 es significativamente más compacto que las máquinas de limpieza de hielo anteriores. El sistema de una manguera también lo hace muy confiable y mucho más poderoso. Los cubitos de hielo se pueden prefabricar y llevar al lugar de trabajo, o se pueden producir continuamente mediante máquinas de cubitos de hielo.
Coulson Ice Blast es actualmente la única empresa que fabrica equipos de limpieza con hielo.
Método
La limpieza con hielo es un método de limpieza industrial que utiliza un suministro continuo de aire comprimido para transportar y acelerar las partículas de hielo suspendidas a altas velocidades. Las partículas de hielo se expulsan desde una boquilla hacia la superficie a limpiar. Las partículas de hielo impactan el contaminante que cubre la superficie, rompiéndolo y tirándolo.
La limpieza con hielo utiliza una cantidad significativamente menor de agua que el lavado a presión (alrededor del 10% del agua). Como resultado, una de sus principales ventajas es una contención más fácil en comparación con otras tecnologías de limpieza industrial. Se forma un rocío húmedo alrededor de la superficie durante la voladura, lo que ayuda a capturar las partículas en el aire y arrastrarlas hacia abajo. Los contaminantes arrancados se acumulan en una pila fangosa debajo de la zona de explosión. Esto significa que, en comparación con otras tecnologías de limpieza, se puede utilizar una configuración de contención más mínima. Además, se produce mucho menos desperdicio, ya que el lodo sobrante mínimo se derrite y se evapora, dejando solo el contaminante eliminado para su eliminación.
Dado que la limpieza con hielo produce menos contaminantes transportados por el aire que otros medios de limpieza y requiere configuraciones de contención más simples, a menudo se usa para eliminar sustancias peligrosas, como pintura con plomo o asbesto, o para limpieza con explosivos en ambientes cerrados / interiores. También se usa a menudo en áreas donde el agua es escasa, ya que requiere mucha menos agua que el lavado a presión.
La limpieza con chorro de hielo se realiza en tres etapas principales:
- Eliminación a granel: etapa en la que se elimina por primera vez la contaminación principal. Las partículas de hielo que se aceleran impactan la superficie, rompiendo la capa de contaminante y derribándola. Dado que el hielo es un sólido, puede generar una fuerza de impulso mucho mayor en el impacto que el agua líquida.
- Limpieza detallada: etapa en la que el hielo se desliza por las superficies de la pieza. Esto proporciona una agitación mecánica que friega y pule la superficie, eliminando cantidades minúsculas de la contaminación restante de la superficie. Por definición, fregar significa dos sólidos que se mueven entre sí bajo presión aplicada. Por lo tanto, el agua como agente de limpieza a chorro no puede ofrecer esta propiedad.
- Enjuague final: La contaminación eliminada se enjuaga. Parte del hielo se derrite con el impacto para formar agua, que se lava sobre la superficie. El agua se considera el solvente universal y, por lo tanto, se disuelve y elimina los contaminantes restantes.
Estos mecanismos de limpieza a menudo dejan las superficies metálicas mucho más brillantes que otros métodos de limpieza.
Equipo
Coulson Ice Blast es el único fabricante de equipos de limpieza con hielo. Venden el IceStorm90 y el IceStorm90 +. El IceStorm90 + es capaz de realizar explosiones con hielo o hielo seco.
Los cubitos de hielo, hechos con cualquier máquina de cubitos de hielo estándar o comprados en bolsas, se pueden cargar en el IceStorm90. La máquina tiene un mecanismo triturador en su interior, que tritura estos cubitos de hielo en partículas de hielo más pequeñas, adecuadas para el granallado (las partículas tienen aproximadamente el tamaño de un grano de arroz). Las partículas de hielo caen en una esclusa de aire giratoria, que las transfiere a una corriente de aire a alta presión. Las partículas de hielo quedan suspendidas en la corriente de aire y se transportan a través de una manguera de chorro hacia una boquilla. El aire se acelera a través de la boquilla y las partículas de hielo suspendidas se aceleran junto con él. A continuación, las partículas de hielo se expulsan por el extremo de la boquilla hacia la superficie a limpiar.
El operador sujeta la boquilla y controla si la máquina está explotando o no accionando un gatillo.
Como todos los equipos de voladura, el IceStorm90 requiere un suministro continuo de aire comprimido de un compresor.
El rango de presión de funcionamiento del IceStorm90 es de 80 a 200 PSI. Puede explotar a 0-5 libras de hielo por minuto.
Aplicaciones
La limpieza con hielo se puede utilizar para limpiar eficazmente muchas superficies diferentes y tiene aplicaciones en múltiples industrias. Tiene un atractivo debido a su uso mínimo de agua y la ausencia de ingredientes químicos para proporcionar una solución de limpieza ecológica. Además, la limpieza con hielo no daña las superficies que se limpian.
Eliminación de pintura con plomo / Abestos
En el decapado, la limpieza con hielo se utiliza para superar la unión cohesiva del revestimiento. Dependiendo de la pintura o la composición de la unión, algunos recubrimientos no se pueden limpiar. La limpieza con hielo es especialmente útil para eliminar la pintura con plomo, ya que presenta el menor peligro. El chorreado de hielo tiene el nivel más bajo de contaminantes en el aire para la tecnología de chorreado en la remoción de pintura con plomo. Las partículas de hielo producen una neblina que ayuda a suprimir el polvo o las partículas en el aire para minimizar la dispersión involuntaria. Esta característica de la explosión de hielo es de particular interés en términos de salud y seguridad de los trabajadores en el proceso de eliminación del amianto y la pintura a base de plomo.
Moldes
La tecnología de limpieza con hielo permite una limpieza completa y eficiente de moldes en una amplia gama de industrias, incluida la fabricación de neumáticos, la producción de automóviles y las plantas de envasado. Dado que el método no es abrasivo, las limpiezas no dañarán las superficies de moldeo. La limpieza con hielo se puede utilizar en moldes fríos o calientes, lo que reduce el tiempo de inactividad en las instalaciones de producción. El hielo se sublima con el impacto, por lo que el atrapamiento del medio de detonación no es una preocupación. El atrapamiento de arena es la razón por la que los medios abrasivos como la arena no se pueden usar para limpiar en línea.
Desbarbado
En algunas aplicaciones, la eliminación de material se logra sin abrasión. Esto es particularmente común en la eliminación de rebabas finas que surgen del aluminio mecanizado, como componentes de transmisión automática, y pequeños tapajuntas de piezas fundidas. En estas situaciones, el metal está débilmente unido al metal base y, por lo tanto, puede desplazarse fácilmente por el impulso del agente explosivo. No se produce erosión abrasiva ya que el metal restante no presenta un borde liso o redondeado.
Aceite / grasa
La presión de lavado de las partículas de hielo puede alcanzar los 300 bar. En muchas aplicaciones de eliminación de aceite y grasa, el pulido con hielo puede producir superficies esencialmente libres de aceite. En algunas operaciones de acabado de metales, se ha demostrado que el chorro de hielo es superior al decapado con ácido convencional.
Oxido
El chorro de hielo no es abrasivo. No elimina los recubrimientos duros fuertemente adherentes como lo haría un medio abrasivo. Sin embargo, el chorro de hielo puede eliminar los recubrimientos con una adhesión debilitada como resultado de los defectos del recubrimiento o la corrosión. Cuando una partícula de hielo impacta sobre un revestimiento, provoca una tensión de compresión en el revestimiento y el sistema de destino. Al impactar, la partícula de hielo se derrite. El revestimiento y el sistema de destino bajo tensión de compresión reaccionarán en la dirección opuesta, produciendo una tensión de tracción. Cuando la tensión de tracción excede la fuerza de adhesión del revestimiento, se produce el levantamiento del revestimiento. El recubrimiento levantado está en la fuerza de las virutas y sería transportado por el agua residual.
Otros usos
La limpieza con hielo tiene aplicaciones en muchas otras industrias y es una solución para las empresas que valoran el uso efectivo del agua, un bajo impacto ambiental y un bajo costo. La tecnología se ha utilizado para la industria aeroespacial, la eliminación de sustancias químicas, la descontaminación nuclear y la limpieza municipal.
Seguridad
Al igual que con toda la tecnología de voladura, se recomienda protección adecuada para los ojos y los oídos, ya que las máquinas de voladura alcanzan niveles de 115 db. Dependiendo de los contaminantes que se limpien, el nivel de protección varía. El chorreado de hielo es el método más seguro de tecnología de chorreado debido a la falta de contaminantes del aire consistente con otras tecnologías de chorreado. Generalmente, ropa de lluvia ligera es suficiente protección. Si se usa el chorro de hielo para limpiar materiales peligrosos, se recomienda ropa protectora más pesada.
Ver también
Referencias
- Ing, Habil y Karpuschewski, Bernhard. "Limpieza criogénica con hielo húmedo: condiciones y posibilidades del proceso" Instituto de Tecnología de Fabricación y Gestión de la Calidad (IFQ), Universidad Otto-von-Guericke de Magdeburg, Alemania. 2013. [5]
- "¿Qué es la explosión de hielo?". Voladura criogénica: limpieza con hielo de precisión. 2009. [6]
- "Explosión de hielo de Coulson: cómo funciona". Explosión de hielo de Coulson. 2015. [7]
Notas
- ^ Medios y métodos para limpiar y pulir automóviles , 24 de mayo de 1952 , consultado el 24 de septiembre de 2018
- ^ Método de extracción de carne del hueso , 21 de enero de 1960 , consultado el 24 de septiembre de 2018
- ^ Método para la limpieza con hielo , 1996-06-07 , consultado el 2018-09-24
- ^ "Bienvenidos" . Explosión de hielo de Coulson . Consultado el 24 de septiembre de 2018 .
- ^ http://integrita.zcu.cz/download/skola2/magdeburg_prez.pdf
- ^ http://www.cryogenicblasting.com/page2/page2.html
- ^ "Copia archivada" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 4 de marzo de 2016 . Consultado el 5 de octubre de 2015 .CS1 maint: copia archivada como título ( enlace )