Elegir el método adecuado de desengrasado con vapor

Pregunta: Nuestra empresa está explorando incluir el desengrasado con vapor como una forma de limpiar partes. Entendemos que hay varias químicas disponibles para esto, pero no estamos seguros de los beneficios de cada una.

Respuesta: Al igual que cualquier decisión de compra de un equipo, la elección en un taller de acabados, en relación con el tipo de unidad de limpieza de partes a implementar, viene acompañada de una deliberación de la gerencia de la compañía acerca de sus necesidades. Las consideraciones incluyen el tipo de contaminante a ser removido, la configuración de las partes a ser limpiadas y la limitación de tiempo en el proceso de limpieza.

Un desengrasante de vapor diseñado, operado y mantenido adecuadamente es una opción confiable y rentable para muchas aplicaciones. Sin embargo, antes de invertir en un sistema de desengrasado con vapor, un taller debe entender los tres tipos de solventes disponibles para el proceso de desengrasado: Limpiador monosolvente, azeótropo y cosolvente/bisolvente. No obstante, aún antes de esto resulta útil entender cómo funciona el desengrasado con vapor.

El desengrasado con vapor emplea la inmersión en solvente, combinada con enjuague y secado con vapor, para remover todo tipo de aceite, grasa, cera, fundente y partículas. Éste es un sistema de lazo cerrado que consiste en un recipiente de acero de carga superior, compuesto por dos cámaras, ambas llenas con solvente. En una cámara, el solvente se calienta hasta su ebullición, lo cual genera una nube de vapor que se eleva para encontrarse con dos serpentines de enfriamiento. Estos serpentines hacen que los vapores se condensen y regresen a su estado líquido. Este líquido se canaliza hacia la segunda cámara (cámara de enjuague).

Un polipasto baja una canasta que contiene las partes contaminadas, a través de los vapores y primero dentro del sumidero de ebullición. La canasta entonces es transferida al sumidero de enjuague, el cual contiene el solvente limpio que ha sido condesado de los vapores. Este proceso es fácilmente programable y permite un control de proceso y repetibilidad. Las partes salen limpias, secas y listas para ser embaladas o su posterior procesamiento.

En la última década más o menos, las compañías han comercializado fluidos de limpieza ambientalmente aceptados, adecuados para el desengrasado con vapor. Esto significa que la velocidad, comodidad y ahorro de energía de esta tecnología está ahora fácilmente disponible para los ingenieros de todas partes.  

A continuación, se describen los tres tipos de opciones para el desengrasado con vapor y sus químicas. Tenga en cuenta que cada uno tiene sus ventajas y sus inconvenientes, pero todos pueden ser beneficiosos, si se usan en la aplicación correcta.

Desengrasado monosolvente

Este tipo de desengrasado con vapor contiene un solo componente y es usualmente la opción más rentable porque es el más fácil de fabricar. El operador tampoco necesita monitorear las concentraciones de solvente, ni preocuparse acerca de qué solución agregar al desengrasante de un componente. Y, debido a que la composición permanece consistente, puede limpiarse en ambas fases, líquida y vapor, haciendo de él una opción práctica.         

Sin embargo, las capacidades de los limpiadores monosolventes son limitadas, y algunos de los más comunes actualmente pueden tener problemas de inflamabilidad o toxicidad. El Bromuro de N-propilo (nPB), el tricloroetileno (TCE) y el percloroetileno (PERC) son algunos de los monosolventes más populares y todos ellos pueden contribuir a problemas de seguridad y ambientales.

A pesar de que los monosolventes pueden ser relativamente agresivos en cuanto a la resistencia a la limpieza, éstos son los mejores para remover los aceites de mecanizado y lubricantes de componentes de hidrocarburos. Los monosolventes de alto punto de ebullición pueden ser usados para fundir ceras y eliminar contaminantes de alto punto de ebullición. También funcionan bien sobre metales, aunque es importante monitorear el proceso de aceptación para el ácido si se usa uno de los monosolventes menos estables (clorados).

Desengrasante azeótropo

Un azeótropo es una mezcla de dos o más componentes, los cuales, cuando se mezclan, se comportan como si fueran un solo producto químico, generando los beneficios de una mezcla de diferentes elementos con el manejo y almacenamiento de un solo compuesto. Es una mezcla estable que permanece unida en fase líquida y de vapor, por lo que la estructura permanece igual en todo el proceso de desengrasado con vapor.

Por ejemplo, los ingredientes inflamables y no inflamables pueden ser combinados para producir una mezcla estable no inflamable, lo cual representa una ventaja significativa de seguridad. Esto hace que la limpieza sea más simple, segura y confiable.

Los azeótropos usan filtros y membranas para destilar (en lugar de atrapar) la contaminación. Luego se pueden purificar nuevamente, mientras la contaminación es “bloqueada” en el líquido, en el fondo de la máquina de desengrasado con vapor.

Los azeótropos pueden ser modificados para obtener propiedades físicas, haciendo las mezclas útiles a través de un rango de aplicaciones y sobre una variedad o combinación de contaminantes orgánicos, inorgánicos y particulados. Esto significa que funcionan bien en la mayoría de los sustratos. Y los azeótropos fluorados tienen adicionalmente el beneficio de no requerir monitoreo ácido.

Debido a que se pueden adaptar a la contaminación, las mezclas azeotrópicas generalmente limpian más rápido que algunos monosolventes, reduciendo el tiempo del ciclo de limpieza en un 75 por ciento, incrementando así la productividad.

Ante la existencia de muchas organizaciones reguladoras, como la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, así como considerando medidas para reducir y restringir los usos de las sustancias que contienen nPB, PERC y TCE por preocupaciones sobre la seguridad, los limpiadores azeotrópicos se están convirtiendo en un reemplazo viable. Debido a que se pueden mezclar, se pueden eliminar productos químicos como el nPB, proporcionando perfiles de toxicidad mucho más adecuados. 

A pesar de que el costo por libra de los azeótropos es mayor que el de los monosolventes, éstos siguen siendo competitivos; y el hecho de que estén compuestos por productos químicos más seguros y estables supera cualquier implicación de costos. Adicionalmente, la capacitación y la optimización sobre el proceso pueden hacer la limpieza con azeótropos más efectiva y rentable que con monosolventes.

Desengrasante cosolvente/bisolvente

Los cosolventes/bisolventes son los limpiadores más complejos, pero también los más potentes disponibles para desengrasado con vapor. Estos sistemas usan un limpiador no volátil en combinación con una solución de enjuague volátil. La mayor parte de la limpieza se hace en el limpiador no volátil, que luego es enjuagado por un fluido volátil. El beneficio de estos sistemas es que el limpiador no volátil se puede ajustar y modificar para cumplir con los requisitos específicos de limpieza. Ocasionalmente, una contaminación no puede ser manejada por un monosolvente o un azeótropo debido a problemas de compatibilidad de material, de rendimiento o por regulaciones ambientales.

Un cosolvente puede proporcionar el poder de limpieza requerida sin el uso de ingredientes que se encuentren bajo restricción regulatoria o que tengan problemas de sensibilidad del solvente. Por ejemplo, puede formularse para ser no clorado o libre de compuestos orgánicos volátiles.

Sin embargo, existen algunos inconvenientes en la limpieza con cosolventes. El problema más evidente es la necesidad de un tanque de limpieza separado. Este solvente no se puede usar en un desengrasado con vapor de un solo sumidero o con una limpieza de solo vapor, y el ciclo de limpieza extra da como resultado una reducción en la productividad.

Otra desventaja de esta química es que requiere monitoreo para asegurar que las concentraciones de cada componente sean correctas. Esto necesita entrenamiento adicional para garantizar que, cuando sea necesario, se realicen las adiciones correctas al sistema.

Lo que un sistema cosolvente puede dar a cambio al usuario, es la habilidad de remover residuos difíciles, los cuales a menudo requieren altas temperaturas. Proporciona casi la misma facilidad y velocidad que una limpieza con solvente tradicional, pero aumenta esta limpieza con un segundo producto químico, proporcionando la “potencia” adicional de limpieza que la aplicación puede requerir.

Hacer una elección consciente

Una vez que la gerencia del taller ha determinado qué método de desengrasado con vapor puede ser el adecuado para una aplicación, es esencial que el método primero sea probado. La experiencia y los conocimientos son útiles para optimizar y desarrollar los ciclos de limpieza que se adapten mejor a un trabajo específico, por lo que también es importante consultar con un proveedor que pueda probar y proporcionar soluciones de limpieza para cumplir con los requisitos.

Venesia Hurtubise es una química de servicio técnico del laboratorio de limpieza crítica, en MicroCare Corp.