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Incorporar el calor en la limpieza de partes

La dinámica térmica es importante para ayudar a la limpieza de una pieza. La adición de calor o energía influye en el proceso de limpieza mediante su impacto en la química, el agua dentro de la lavadora y su efecto en el secado.

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Los talleres de maquinaria y los fabricantes utilizan tecnología de limpieza para eliminar contaminantes (incluidos aceites, fluidos para trabajar metales, grasa, finos metálicos e, incluso, huellas dactilares) de las piezas, o eliminar el óxido u otros compuestos de la superficie que quedan en las partes de una operación anterior. Para aumentar la complejidad, “limpio” es un término relativo. Lo que podría pasar el control de calidad en una operación podría no hacerlo para una aplicación diferente. Una vez definido qué tan limpio es limpio para una aplicación, el siguiente desafío es determinar el método o métodos más económicos para lograrlo.

Y, en algunos casos, el calor puede desempeñar un papel importante en el proceso de limpieza de piezas elegido.

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La dinámica térmica desempeña un papel en el proceso de limpieza de una pieza, pero a veces se malinterpreta su efecto. Esto se debe a que la adición de calor o energía influye en el proceso de limpieza mediante su impacto en la química, el agua dentro de la lavadora y su efecto en el secado.

Cómo afecta el calor a la química

El tiempo, la temperatura, la presión, la agitación y la química son elementos críticos para el éxito de la limpieza de piezas. La termodinámica básica nos dice que toda la materia orgánica desea estar a la misma temperatura.

Por ejemplo, una cubeta de agua caliente en una habitación fría, con el tiempo, tendrá la misma temperatura que la habitación porque el calor del agua transfiere su energía al aire del entorno. Esta transferencia de calor se produce porque las moléculas de la materia más caliente (el agua) se mueven más rápido que la materia más fría (el aire). La energía del movimiento más caliente se transfiere por radiación, conducción o convección a las moléculas más frías, incitándolas a moverse más mientras absorben el calor.

El calor es una forma de energía. La adición de calor a un sistema acelera las reacciones e interacciones químicas con base en las leyes de la física y la química. Para los procesos de lavado de piezas, la adición de energía a través del calor a una operación de limpieza ofrece muchas ventajas. En primer lugar, cada incremento de 17 °F (‒8.3 °C) en la temperatura puede duplicar la velocidad de reacción, lo cual acelera drásticamente el proceso. En segundo lugar, el calor, que mejora el proceso de limpieza en sí, disminuye la cantidad de productos químicos necesarios para realizar el mismo trabajo. Sin embargo, el nivel de calor también afecta la química. Un calor insuficiente puede provocar la formación de espuma en la química, y un exceso o una gestión inadecuada de la temperatura de la chimenea puede dañar las bombas o crear lluvia ácida. Una lavadora de piezas bien diseñada afrontará estos problemas y mantendrá la temperatura de funcionamiento del tanque a una temperatura óptima de 120 °F a 160 °F (48.8 °C a 71.1 °C), de acuerdo con los requisitos de la química y de la adhesión de los contaminantes al sustrato.

El calor mejora el proceso de limpieza porque las moléculas de agua más calientes o que se mueven con más rapidez hacen un mejor trabajo de limpieza que las moléculas que se mueven más lentamente debido a que la tensión superficial se reduce. Cuando esto ocurre, el proceso desplaza la suciedad para que el agua la elimine mediante la acción de rociado o inmersión. Al lavar, las moléculas de jabón se adhieren a los aceites sobre una pieza y permiten que el agua se filtre por debajo. La partícula de aceite se desprende y se rodea de moléculas de jabón para ser arrastrada por el agua pulverizada.

Cómo afecta el calor a la pulverización

Calentar el agua en un proceso de limpieza no solo mejora los resultados, sino que reduce la presión del agua necesaria para desalojar la suciedad y los contaminantes. Sin embargo, la pulverización de esa agua trae sus propios retos. En primer lugar, hay que calentar el agua del tanque. Dependiendo del tamaño, esto puede hacerse mediante dispositivos eléctricos o con un quemador de gas, que suele incluir un tubo de inmersión o un intercambiador de calor externo. El objetivo es calentar rápidamente el agua con la capacidad de mantener la temperatura. La conducción transfiere el calor del agua al propio tanque físico. Hay que tener en cuenta la pérdida de calor de las paredes hacia el aire exterior. Esta pérdida puede minimizarse aislando las paredes exteriores del tanque, pero el retorno de la inversión será distinto para cada proyecto.

El agua se pulveriza sobre las piezas sucias para limpiarlas. Independientemente del diseño de la lavadora, una vez que el agua se rocía, se atomiza. Después de esto, el área de superficie de agua aumenta significativamente. Cuando esto ocurre, la tasa de evaporación aumenta de acuerdo con la relación de área de superficie. Al agregar calor al agua se incrementa aún más la tasa de evaporación, puesto que el agua está expuesta al aire más frío en el proceso de pulverización. Las lavadoras de espray tendrán algún tipo de paredes para contener el rociado. Cuando el agua pulverizada entra en contacto con las paredes de la lavadora más fría y con las propias piezas, ese proceso también reduce la temperatura del agua.

Aunque es imposible evitar estos efectos de pérdida de calor, sí pueden tenerse en cuenta en el diseño del lavador. A medida que el agua pulverizada vuelve al tanque, se recalienta con el fin de mantenerla a una temperatura constante para un control óptimo del proceso. El aislamiento puede reducir el proceso de pérdida de calor, pero se trata de una decisión de inversión en equipos en comparación con el consumo de energía para calentar el agua. El aislamiento del depósito de agua ofrecerá el mejor beneficio económico y de contención del calor, seguido del aislamiento de las paredes de la cabina.

Cómo afecta el calor al secado

Las cuchillas de aire son la forma más fácil de mover grandes cantidades de agua que la gravedad no elimina, pero si estas no secan las piezas lo suficientemente bien, entonces se puede implementar un soplador regenerativo. Esto añadirá unos 40 °F de calor para acelerar el proceso. Foto: Trimac Industial Systems LLC.

Después de que una lavadora de piezas haya completado el paso de limpieza, el resultado es una parte húmeda. Para acelerar el proceso de secado debe haber movimiento de aire y calor. La mejor manera de eliminar el agua atrapada y acumulada es mediante un flujo de aire dirigido. Las cuchillas de aire son la forma más fácil de mover grandes cantidades de agua que la gravedad no elimina, pero si estas no secan las piezas lo suficientemente bien, entonces se puede implementar un soplador regenerativo. Esto añadirá unos 40 °F (4.4 °C) de calor para acelerar el proceso. Incluso se puede añadir más calor al soplador si se necesita un secado más rápido. También se puede utilizar un horno con procesos de convección o infrarrojos para acelerar el proceso de secado.

Trabajar con una OEM de lavadoras de piezas con experiencia garantizará un diseño y rendimiento óptimos para una aplicación específica. Si una pieza o un proceso son únicos, la mayoría de los fabricantes pueden realizar pruebas para garantizar un resultado conforme a determinadas especificaciones. Dependiendo de su construcción en acero dulce o inoxidable, una lavadora de piezas bien diseñada debería durar un mínimo de 15 años para aumentar el retorno de la inversión, al tiempo que cumple las especificaciones de los clientes en cuanto a la limpieza de las piezas.

Trimac Industial Systems LLC | trimacsystems.com | 913-441-0043

Acerca del autor

Marty Sawyer es el CEO de Trimac Industrial Systems, LLC. Trimac es el fabricante de la marca de lavadoras Kemac.

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